1. 分号表示 $\theta$ 是确定参数而非随机变量。竖线在 Bayesian 中表示条件概率,需要 $\theta$ 是随机变量。
2. log 函数是严格单调递增的,所以 $\arg\max f(x) = \arg\max \log f(x)$。
3. 当先验分布是均匀分布(常数)时,MAP = ML。
参数是固定的常数,数据是随机的——最大似然估计:找到让数据"最有可能"的那个参数。
理解非贝叶斯估计思想,掌握最大似然估计的基本方法
建议先完成前面的课程,或具备线性代数与概率论基础。
在非贝叶斯估计中:
问:$P(\theta|x)$ 是多少?
把 $\theta$ 当随机变量,需要先验。
问:哪个 $\theta$ 让数据最可能?
$\theta$ 是固定常数,不需要先验。
模型:
其中 $T$ 是真实温度,固定但未知。若 $V \sim N(0,1)$,则:
这里 $T$ 是分布参数。不同的 $T$ 会让观测数据的概率密度曲线平移——直观上,ML 会选择让观测值最"合理"的那个 $T$。
观测 $x_{1}, \ldots, x_{n}$,联合概率或密度写成:
分号表示 $\theta$ 是参数,不是随机变量。
最大似然估计:
💡 通俗解释: 已经看到这些数据了。ML 问:哪个 $\theta$ 会让这些数据最容易发生?
若 $X_{i}$ 独立:
取 log(单调递增,不改变最大点):
乘积变求和
不易数值下溢
求导更方便
硬币正面概率为 $\theta$。第 $i$ 次投掷:
一个直观估计器:
如果 100 次中 70 次正面,则 $\hat\theta = 0.7$。
🔗 预告: 下一讲会完整推导它正是 ML 解。
若观测到多个温度读数 $x_{1}, \ldots, x_{n}$,且噪声是高斯:
当 $T$ 靠近观测数据中心时,所有观测同时出现的概率最大。
在独立同方差高斯噪声下,ML 会给出样本均值:
📊 直觉: 高斯噪声下,最大化似然等价于最小化残差平方和——这是通向最小二乘的桥梁。
$= \arg\max_\theta P(\theta) P(x|\theta)$
只看数据似然
如果先验 $P(\theta)$ 是常数(uniform prior),则:
💡 通俗解释: 如果你事先对所有参数都一视同仁,那么只看数据最支持哪个参数即可。
假设两个候选参数 $\theta_{1}, \theta_{2}$:
ML 选 $\theta_{2}$,因为 0.8 更大。
MAP 比较:
所以 MAP 选 $\theta_{1}$。
📝 要点: 先验信息强烈时,MAP 和 ML 可能分歧很大。ML 完全由数据驱动,MAP 则在先验和数据之间做权衡。
"让已观测数据最合理"
$\hat\theta_{\text{ML}} = \arg\max p(x;\theta)$
Uniform prior 时 MAP = ML
先验强烈时两者不同
高斯噪声下 ML → 最小二乘
这是下一讲的重要连接点 🧭
1. 分号表示 $\theta$ 是确定参数而非随机变量。竖线在 Bayesian 中表示条件概率,需要 $\theta$ 是随机变量。
2. log 函数是严格单调递增的,所以 $\arg\max f(x) = \arg\max \log f(x)$。
3. 当先验分布是均匀分布(常数)时,MAP = ML。
施老师大课堂 · 研讨会系列 10 · KF L7 非贝叶斯估计与最大似然
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