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3.1 为什么要使用概率

使用概率的主要原因是我们无法准确地预测和控制一些事情的结果。在这种情况下,我们可以使用概率来描述和量化某些事件发生的可能性。

概率可以帮助我们更好地理解和处理随机现象。通过对这些随机现象的建模和分析,我们可以预测未来可能发生的事件,并制定相应的策略。

在科学研究中,概率也是一种重要的工具。许多自然现象是随机的,例如放射性衰变、气体分子的运动等,而概率论提供了一种用数字表示这些可能性的方法,这对于科学家们进行实验设计和数据分析非常有帮助。

在机器学习中,我们通常希望能够从数据中自动推断出规律或模式。概率是一种数学工具,它可以用来描述这些规律或模式的不确定性。在机器学习中,概率可以用来建立模型和进行推断,从而让我们能够更好地理解和利用数据。

具体来说,概率在机器学习中有三个方面的核心应用。

(1)概率模型:概率模型是一种将观察结果与随机变量联系起来的方法。它可以用于描述数据生成的过程,并且可以被用来预测新数据点的标签或类别。

(2)概率推断:概率推断是用来从数据中抽取有价值信息的方法。通过联合概率分布和贝叶斯定理,我们可以从数据中推断出未知量的后验概率。

(3)贝叶斯优化:贝叶斯优化是一种优化方法,它利用概率模型对待优化的函数进行建模,并通过不断探索搜索空间来找到最优解。

实际上在日常生活中,我们也经常面临不确定性的情况。比如说,如果我们想知道明天会不会下雨,那么我们就需要考虑一些可能影响天气的因素,如风向、湿度等,并据此做出预测。在这个过程中,我们其实就是在利用概率的思想来进行推断,就像图3-1所示的这样。

在机器学习中,概率也起着类似的作用。我们可以将数据看作“天气”,而机器学习模型就像是一个预测明天天气的工具。通过使用概率,我们可以更好地描述和理解数据,并且可以从中获取有价值的信息,比如预测房价、识别图像等。

因此,在机器学习中使用概率可以帮助我们更好地理解数据和建立模型,并且可以通过一种有效的方式来从数据中获取有价值的信息。

图3-1 基于风向、湿度等因素预测明天的天气,是日常生活中最常见的概率应用

原理输出3.1

为了帮助大家更好地理解为什么要使用概率,请大家按照前言中的方法录制一个长度约为2分钟的短视频,介绍为什么要使用概率。

小贴士

可以参考的ChatGPT提示词如下。

“为什么要使用概率?”

“学习机器学习,为什么要使用概率?”

“请用通俗易懂的语言,结合生活中的例子,介绍为什么要使用概率。”

实操练习3.1

为了让大家可以用代码的形式学习概率的概念,接下来大家可以让ChatGPT生成示例代码,并在Colab新建一个Notebook文件运行这些代码。

小贴士

要让ChatGPT生成代码,可以参考的提示词如下。

“请用Python演示一个最简单的概率计算。”

“如何使用Python计算概率。” D6A7h/iC8wBfyoypqPDtzdiHymqjSGLFfOUsT9rRuwnIZyP86eq/ok2S+UWeGAsy

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