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主观概率还是瞎编?30年前一场保住一个学科却有失偏颇的讨论 精选

已有 903 次阅读 2024-11-8 08:17 |系统分类:观点评述

1. 缘起

在安全评价、风险评价的时候,经常会使用概率,然而概率值并不那么容易获取,但是每天依然会发表大量概率风险评估(PSA or PRA)的论文。这些概率是怎么获得的呢,瞎编的么?曾经有一场“不证而伪”的辩论,拯救了安全工程师的饭碗。

故事从20世纪60年代说起,故障树分析(FTA)作为一种评估系统可靠性的工具被提出。FTA超越了简单的串联、并联、混合系统计算方法,使得复杂系统的可靠性评估成为可能。故障树中基本事件的概率,例如部件故障率,多数可以依据历史数据获得。然而,20世纪70年代,随着航空航天、核能、化工等复杂系统的出现,FTA被用于这些高安全性需求的关键系统中,以进行重大事故的分析,而不仅仅是单纯的可靠性计算。

在此背景下,许多基本事件难以通过历史数据获取确切概率,尤其是在没有数据的情况下,如人为失误率或特殊情景的发生概率。受政策压力和标准法规的要求,工程师们被迫估计这些事件的概率,这种通过专家判断量化出来的概率被称为主观概率。主观概率,在国内的教科书中几乎没有提到过。

在美国核管理委员会的WASH-1400项目中,首次大规模地使用主观概率对复杂事件进行量化。尽管一开始工程师们并不承认使用主观概率,而是采用了看似合理的概率分布来描述故障率和人为失误率,主观概率的使用从此在工程界迅速扩展。

 

2. 问题

主观概率的引入,特别是在PSA领域,用专家意见直接量化概率值的方法很快引发了争议。概率论学者和工程界质疑其精确性,尤其在安全评估时,可能带来更大的误差,进而产生严重的安全隐患。批评者指出,这种方法不够严谨,在复杂系统PSA计算中无法保证准确性。

然而,推行这一方法的工程师们反驳道:“若不用专家意见,那还有更好的方案么?总得有个方法吧。”逐渐,业界接受了专家意见为“次优解”的观点。但随之而来的问题是,一些研究者甚至不咨询专家,而是直接编造概率值用于计算。专家意见作为从人类获得的数据,一般需要经过人类伦理委员会的批准,而这种程序在许多研究机构中较为严格。今日PSA领域中,专家意见仍是主要的概率值来源。更何况,谁算得上专家呢。

 

3. 1988年《可靠性工程与系统安全》期刊的讨论

关于主观概率的争论始于上世纪80年代。1988年,《可靠性工程与系统安全》期刊出版了一期专刊,探讨主观概率量化不确定性的哲学基础和科学性。该期刊邀请了11篇技术论文,并附带社论,共计12篇文章参与讨论。表1总结了各论文的观点。值得注意的是,绝大多数学者支持主观概率在PSA中的应用,反对意见几乎未出现。这种偏向性引发了后续更多的学术争议。

 

11988年第23卷第4期中关于主观概率的观点统计

 

4. 随后的辩论

 在展开讨论之前,首先明确各种概率学派及概率类型(见表2)。

 2:概率学派与类型

 

古典概率学派,例如抛硬币实验,概率明确,不适用于PSA的情况,但在许多讨论中常与频率学派相混淆。

回到正题,1994年,剑桥大学一位教授对这一趋势表达了强烈反对。他公开质疑专家意见量化为概率值的方法,认为缺乏科学依据,主张回归频率统计。随后,波音公司的工程师站出来反驳他的观点,但学术界整体反应平淡。

 此后,在1995年,剑桥教授再次回应波音工程师的反驳,双方意见对立,但无共识形成。

 

5. 结语

在过去的三十年中,贝叶斯学派在机器学习等领域获得了广泛认可,进一步强化了人们在PSA中应用主观概率的信心。然而,本文提醒读者,专家意见中的概率值并非完全符合贝叶斯公式的要求,贝叶斯推理需要统计数据支撑。若仅凭猜测估算概率,未免显得过于草率。

值得反思。



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