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统计与概率

2020年2月2日  来源:scottcgi 作者: 提供人:fanya66......

统计与概率

抛一枚硬币,其可能是正面,也可能是背面,这是一个随机事件,结果具有不确定性。但我们知道,硬币是正面还是背面的概率,各自为50%——这是我们通过计算,得到的统计平均概率。

然而,如果我们只抛一次硬币,通过结果计算出的概率,必然是一面100%,另一面0%,接着,如果我们继续不停抛硬币,正面和背面会交替出现,但结果并不会是各自50%,因为此时样本容量还很小,无法体现出抛硬币系统的统计平均概率。

那么,如果我们不知死活地抛硬币,当抛掷次数抵达成千上万次的时候,硬币正反面的概率,就会趋向于各自50%——这也是实验概率,回归到了统计学上的平均概率。

在数学上,这种大量随机重复事件,随着样本容量的增加,其样本平均值趋向理论平均值的现象,被称为——大数定律,这是被数学严格证明的一个定理,也可以理解为:偶然中包含着必然,或是随机性中包含着确定性。

由此可见,局部的随机性,来到整体的不确定性时,就会呈现出一个统计概率——其代表着确定结果的可能分布。

因此,统计概率表明了整体的发展趋势,但统计概率并不能代表局部的结果,局部结果也不能代表整体的趋势,或是用来作为推翻统计概率的证明。

例如,宇宙整体在熵增,局部在熵减,我们就不能因为人类在局部创造熵减,就认为人类在逆转宇宙整体的熵增,反而我们需要从人类是宇宙熵增的产物,这个整体视角去看待生命与智能的演化。

其原理就在于,局部的熵减,会在整体创造更多的熵增,于是整体的熵增就会驱使产生,善于创造局部熵减的产物,即生命与智能。并且,智能越高,就越善于制造局部熵减(消耗能量与信息),让整体更加的熵增,而这就是生命与智能的进化方向。

再例如,基因进化有一个整体的趋势——就是复制遗传,我们就不能用个体(或是小范围内的个体),所表现出的“异常行为”——如丁克人群(能生却选择不生),去否定基因进化过程中,整体复制遗传的趋势。

概率与视角

事实上,概率是一个至关重要,贯穿一切的视角。因为,由大数定律可知,微观局部的随机性,上升到宏观整体的不确定性,就会以概率的形式呈现在我们面前。

而微观与宏观,局部与整体,是取决于视角的循环关系,即:一切都是相对的,一切都是可以相互转化的,是概率连接了微观与宏观,是概率连接了局部与整体。

试想,离开是了实验室,离开了理想的物理模型,在现实世界有什么是可以被理论公式,所准确预测的?显然,一切都是近似,一切都有误差,一切都是概率。

那么,虽然概率依然是不确定的,但概率却代表着规律与趋势,甚至是宏观的确定性(拥有忽略不计的误差概率)。

例如,天气是短期不可预测的,超过十天的天气预报,其准确率和随机预测,并没有什么本质的区别;相反,气候是由一天天的天气,所组成的长期预测,而从几十年、几百年、几万年的尺度上观测,就会发现气候是可以被准确预测的。

可见,在宏观漫长的时间尺度下,局部的随机性会在整体不可抗拒的趋势下——演变成必然。而这个必然的最外层,就是前文所说的——宇宙整体演化的确定性与必然性。

那么,对于局部随机,可以通过定量分析——获得统计概率,而对于整体趋势,则可以通过定性分析——获得确定规律。

而在数学上,其实我们早就发现了这样的规律,即:无限小数和无限数列的极限可以是一个确定的数,以及无限小数可以塞进一个有限的区间套内——这就像无限随机的局部,最终其极限将会构成一个,有限确定的整体一样。

极限与概率

极限——是数学中微积分的基础概念(其具有严格的数学定义),可以理解为“无限逼近却不等于”的意思。

例如,当n趋向于无限大时,1/n的值将无限逼近0,但其值又不可能等于0,此时1/n的极限就是0,即极限值。

但只有n不断趋向无限大,1/n的极限才存在,而如果n一旦停止了变化的趋势,停留在了某个确定的数值上,显然此时1/n的值就确定不是0,那么其极限也就不存在了。

由此可见,极限——是一种变化趋势的描述,那么从变化的角度来看,极限可以理解为——无限逼近而不停止

于是很自然的,我们就会疑问,极限是建立在无限之上的,是一个永不停止的变化趋势,那它到底是什么呢?

从某种角度来说,极限——就是一种概率。因为在极限处,状态仍在变化,我们并不能够抵达某个确定态,但我们却又拥有了一个明确的值——极限值,这显然是可以用一种概率,来完美描述的。

也就是说,概率描述了——极限的不确定性与确定性,即:无限逼近的变化与那个确定的极限值。

那么,逼近极限的过程,也就是概率——从不确定性,向着确定性变化的过程。最终,在极限处,概率仍在变化,但其随机出的结果,却已近是无限确定的了,即:那个极限值。

由此也可以看出,为什么在数学上,应用极限所描述的——那些看似是“无限变化”的过程,却可以映射到,那些明确、清晰、确定的结果之上。

  • 例如,无限正多边形的面积,可以等一个圆的面积。
  • 例如,0.9……(无限个9)可以等于1。

可见,虽然极限代表着,永不停止的变化与永不可抵达的结果,但现实背后的概率,却在极限处——把看似无限的不确定性,随机到了可以被稳定感知到的确定区间之内。

事实上,对于现实的观测和感知,我们依据的只是概率随机的结果,而不是概率随机的过程,即:只要有一个确定的结果,我们就确定(感知)了(宏观的)现实,而忽略了其背后(由微观构建宏观的)不确定性的过程。

所以,极限并不是人脑中,一种虚无缥缈的抽象,而是准确描述的现实,原因就在于,现实极限的背后,其实都是——概率

结语

综上可见,随机性与不确定性,就是这个世界,甚至是这个宇宙的本质,而概率,就是对随机性与不确定性——最直接、直观、真实的描述。

那么,概率的特点就是——越局部越随机不确定,越整体越确定有规律,例如:

  • 想找到命中注定,可以靠运气,想拥有幸福的婚姻,就只能靠经营与学习。
  • 想培养将帅之才,可以靠运气,想建立强大的军队,就只能靠制度与体系。
  • 想招募人才精英,可以靠运气,想组建优秀的团队,就只能靠文化与管理。
  • 想孕育绝世天才,可以靠运气,想推动文明的发展,就只能靠种族与基因。
  • 想突变优势物种,可以靠运气,想保持物种的延续,就只能靠进化与选择。

因此,我们需要牢记心中的是:局部、个体、个例、零碎的信息、片段的信息、少量的信息——是不具有意义的不确定(甚至可以说是毫无意义的随机),而只有随着样本数量的增多,即数据信息量的增加,其整体体现出的规律和趋势,才是事物背后的真相所在。

那么,我们在面对这个随机不确定的世界时——追求的就不应该是绝对的正确,而应该是正确的概率,以及正确的效用和期望——这就是概率思维

最后,如果一切都是概率,那么我们应该和能做的——就是成为概率的概率,从而得到我们想要的一切。

所谓概率的概率——就是说,虽然我们身处概率,且本身就是概率,但我们仍可以对抗和左右概率,这需要成为那个——概率的概率(但还是概率)。

因为,虽然所有的“真相”,都隐藏在了概率现实的背后,但按照宇宙的设计,了解宇宙我们唯一需要的工具只是概率,而我们就是概率,成为那个概率的概率——就可以了解并控制概率

显然,万事皆有可能,重要的是概率

随机性 / 不确定性 / 智能 / 预测 / 局部 / 整体 / 概率

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