O que é inferência probabilística?


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Estou lendo o livro de reconhecimento de padrões e aprendizado de máquina de Chris Bishop . Encontrei o termo inferência probabilística várias vezes. Eu tenho algumas perguntas.

  1. A inferência probabilística é aplicável apenas em um contexto de modelagem gráfica?

  2. Qual é a distinção entre inferência estatística tradicional (valores de p, intervalos de confiança, fatores de Bayes etc.) e inferência probabilística?

  3. Esse é um termo específico para a comunidade de CS ou também é amplamente usado na comunidade de estatísticas?


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Na minha opinião, isso é apenas uma denominação extravagante (e um oxímoro) que reproduz o fato de que a estatística é baseada em modelagem probabilística.
— Xi'an

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Obrigado @ Xi'an, continuarei a usar a inferência estatística em meu artigo e apresentações.
— Discretetimeisnice

Respostas:


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A inferência probabilística usa modelos probabilísticos , isto é, modelos que descrevem os problemas estatísticos em termos de teoria das probabilidades e distribuições de probabilidades. Embora as estatísticas usem a teoria das probabilidades bastante, você não pode dizer que essas duas disciplinas são a mesma coisa (verifique a discussão neste tópico ). Observe que muitos métodos estatísticos e de aprendizado de máquina não usar explicitamente a teoria da probabilidade para definir os problemas, por exemplo, muitos algoritmos de agrupamento, ou métodos de classificação que o trabalho ao minimizar alguma função perda etc. Mas a distinção não é tão simples, tomar como exemplo a computação bayesiana aproximada - teoricamente, baseia-se na inferência bayesiana (probabilística!), mas lida com casos em que não temos função de probabilidade; portanto, em vez disso, usamos uma medida de distância.


(+1): Sinto-me menos confiante com a distinção, pois não classificaria estatísticas fora da modelagem probabilística. Dado que um princípio essencial da estatística é incluir uma avaliação da incerteza e que essa incerteza precisa ser modelada por uma estrutura probabilística, não vejo como as estatísticas escapam a essa estrutura.
— Xi'an

Também me oponho ao link ABC. Embora seja bom ver isso mencionado, o ABC é, ao contrário, uma boa ilustração da modelagem probabilística, pois replica a produção exata de uma amostra aleatória de acordo com um determinado modelo probabilístico! O fato de a função de verossimilhança não poder ser computada numericamente não significa que o modelo de probabilidade não saia, apenas que ele deve ser considerado de outra perspectiva.
— Xi'an

@ Xi'an Eu concordo com seus comentários, mas se alguém quiser fazer tal distinção entre modelos probabilísticos e não probabilísticos, poderá ser definido como acima. No entanto, a distinção é bastante abstrata, ambígua e, em muitos casos, inútil, pelas razões que você deu. Como no ABC, é apenas uma ilustração do caso em que as coisas ficam embaçadas e a distinção se torna ambígua.
— Tim

"métodos de classificação que funcionam minimizando algumas funções de perda", você pode fornecer um exemplo desse método que não pôde ser formulado como um modelo probabilístico?
— Nck 16/01/19

@ nbro eu disse "não use explicitamente ...", não que eles não possam ser formulados assim.
— Tim

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Responderei às suas perguntas com base na minha experiência em aprender Modelos Gráficos Probabilísticos (PGM) na universidade e na maneira como meu professor de PGM definiu a inferência probabilística . Sabendo que o material desta classe foi baseado em [1], presumo que você possa encontrar respostas mais precisas neste livro.

Em resposta a 2: Inferência probabilística é um tipo de inferência estatística. De [2] e [3], a inferência estatística faz proposições estatísticas sobre uma população, incluindo estimativa de pontos , estimativa de intervalos , rejeição de hipóteses , agrupamento e classificação . A "inferência probabilística" foi introduzida e aproximadamente definida no contexto do PGM como qualquer tarefa de marginalização de uma função de probabilidade, seja uma computação de probabilidade marginal ou encontrando o resultado mais provável (por exemplo, classificação). Assim, entra na definição de inferência estatística como fazendo uma proposição sobre a distribuição de probabilidade subjacente da população.

Para ilustrar matematicamente algumas tarefas de marginalização no contexto do PGM, seja um conjunto de variáveis ​​aleatórias. Para uma determinada rede bayesiana ou rede markoviana com , as seguintes rotinas são consideradas inferências probabilísticas :X={X1,…,Xn}(G,Pθ)(H,Pθ)Pθ

  • Calculando uma probabilidade marginal ou condicional: para , queremos responder: E,X⊂X

    Pθ(X=x∣E=e)= ?.

  • Realização mais provável: para , queremos responder: E,X⊂X

    argminxPθ(X=x∣E=e)= ?.

Em resposta a 1 e 3: foi a primeira vez que vi essa terminologia. O termo faz sentido, uma vez que você faz inferência sobre questões diretamente relacionadas às probabilidades. Não sei responder se é usado apenas no CS ou no contexto do PGM.

[1] Koller, Daphne e Nir Friedman. 2009. Modelos Gráficos Probabilísticos: Princípios e Técnicas. MIT Pressione.
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Statistical_inference
[3] https://encyclopediaofmath.org/wiki/Statistical_inference.

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