貝葉斯模型分析伊索寓言

《伊索寓言》中有一則有趣的故事"狼與小孩
一個(gè)小孩每天到山上放羊,山里有狼出沒(méi)。有一天,他閑的無(wú)聊在山上喊:"狼來(lái)了!狼來(lái)了!",山下的村民便聞聲去打狼,可是到了山上卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)狼。第二天仍是如此。到了第三天狼真的來(lái)了,可是無(wú)論小孩怎么叫喊,也沒(méi)有人來(lái)救他,因?yàn)榍皟纱嗡麑?duì)村民們說(shuō)了謊,村民們便不再相信他了。

用貝葉斯公示分析一下故事中村民們對(duì)該小孩的可信程度是如何下降的。

首先記A={小孩說(shuō)謊},B={小孩可信度}

設(shè)村民們過(guò)去對(duì)小孩的印象為P(B)=0.8,P(\overline{\text{B}}) = 0.2
需要計(jì)算P(B|A),即小孩說(shuō)謊一次后的可信度。需要P(A|B)和P(A|\overline{\text{B}})
P(A|B):表示"村民相信孩子的話"時(shí)孩子說(shuō)謊的概率
P(A|\overline{\text{B}}):表示村民“不相信孩子的話”時(shí)孩子說(shuō)謊的概率。
不妨設(shè):P(A|B)=0.1, P(A|\overline{\text{B}})=0.5
第一次村民們上山打狼,發(fā)現(xiàn)狼沒(méi)來(lái),即小孩說(shuō)了謊.村民們根據(jù)這個(gè)信息,對(duì)這個(gè)小孩的可信度重新進(jìn)行評(píng)估,改變?yōu)?由貝葉斯公式)
現(xiàn)在用貝葉斯公式來(lái)求:P(B|A) = \frac{P(A|B)*P(B) } {P(A|B)*P(B)+ P(A|\overline{\text{B}})*P(\overline{\text{B}}) }=\frac{0.1*0.8} {0.1*0.8+ 0.5*0.2}≈0.444

這表明村民們?cè)谏狭艘淮萎?dāng)之后,對(duì)這個(gè)小孩的可信程度由原來(lái)的P(B)=0.8下降到P(B|A)=0.444

即:P(B)=0.444 ,P(\overline{\text{B}}) = 0.556
在此基礎(chǔ)上,我們?cè)僖淮斡秘惾~斯公式計(jì)算P(B|A) 。即小孩第二次說(shuō)謊后,村民們對(duì)他的可信度改變?yōu)?
P(B|A) = \frac{P(A|B)*P(B) } {P(A|B)*P(B)+ P(A|\overline{\text{B}})*P(\overline{\text{B}}) }=\frac{0.1*0.444} {0.1*0.444+ 0.5*0.556}≈0.138
這表明村民們?cè)俣紊袭?dāng)之后,對(duì)這個(gè)小孩的可信度由原來(lái)的0.8降到0.444,再次降到0.138,假設(shè)信用度的閾值為0.2,低于0.2便不再相信。所以,村民們?cè)诘谌温牭胶艚袝r(shí)應(yīng)該不會(huì)再上山打狼。

貝葉斯公式解釋了一種直觀的現(xiàn)象:一個(gè)經(jīng)常說(shuō)謊的人真的說(shuō)謊了,人們對(duì)他的可信度便會(huì)降低。

守信后的可信度計(jì)算

反之,如果一個(gè)守信的人,其守信的事件之后,其可信度也會(huì)上升。同樣可以數(shù)學(xué)建模體現(xiàn)出來(lái)。
首先記A={小孩守信},B={小孩可信度}
設(shè)村民們過(guò)去對(duì)小孩的印象為P(B)=0.8,P(\overline{\text{B}}) = 0.2
需要計(jì)算P(B|A),即小孩守信一次后的可信度。需要P(A|B)和P(A|\overline{\text{B}})
P(A|B):表示小孩可信度0.8時(shí)孩子守信的概率,村名越相信小孩。
P(A|\overline{\text{B}}):表示小孩可信度0.2時(shí),小孩守信概率。
不妨設(shè):P(A|B)=0.9, P(A|\overline{\text{B}})=0.5

如果第一次狼來(lái)了時(shí),小孩呼叫村民,狼果然來(lái)了,此時(shí)小孩可信度的貝葉斯計(jì)算如下:
P(B|A) = \frac{P(A|B)*P(B) } {P(A|B)*P(B)+ P(A|\overline{\text{B}})*P(\overline{\text{B}}) }=\frac{0.9*0.8} {0.9*0.8+ 0.5*0.2}≈0.878

此時(shí):P(B)=0.878,P(\overline{\text{B}}) = 0.122
如果第二次狼來(lái)了,小孩呼叫村名,狼又一次來(lái)了,此時(shí)小孩可信度由貝葉斯計(jì)算如下:
P(B|A) = \frac{P(A|B)*P(B) } {P(A|B)*P(B)+ P(A|\overline{\text{B}})*P(\overline{\text{B}}) }=\frac{0.9*0.878 } {0.9*0.878+ 0.5*0.122}=\frac{0.7902 } {0.8512} ≈0.968

由此可見(jiàn),兩次守信的行為后,可信度提升非???,也非常高。當(dāng)然里面的參數(shù)可以調(diào)整更精細(xì)更合理些。但客觀上,貝葉斯概率,為撒謊和守信行為,進(jìn)行了量化計(jì)算,以數(shù)字重新評(píng)估了撒謊和守信對(duì)人的可信度的影響,具備一定的參考意義,也是一種有參考意義的貝葉斯數(shù)學(xué)模型建模。

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