现代社会离不开统计与概率。一提起这两个词,相信很多同学最先想到的是复杂的公式以及各种排列组合的习题。实际上,抛开做题,即便是在日常生活中,统计与概率也是非常实用的知识。长期以来,高中数学均涵盖有关概率的内容,其中古典概率又占不小的比例。因此,概率常常与排列组合连在一起,而后者数学味比较浓、技巧性也非常强,有些人可能会被弄得晕头转向。读完本期的封面文章,希望大家能够从另一个角度来欣赏统计与概率。
有“法国牛顿”之称的拉普拉斯曾说过,概率“必将成为人类知识中最重要的一部分,生活中最重要的问题中的大部分都将只是概率的问题”。我们可以从下面的现代技术中看到概率与统计的重要性。比如,极大影响人们当今生活的信息论产生于70年前,人们通常将香农于1948年10月发表的论文“通信的数学理论”(A Mathematical Theory of Communication)作为现代信息论研究的开端。
香农信息论就是以概率论、随机过程为基本研究工具,研究广义通信系统的整个过程,而不是单个环节,其最关心的是最优系统的性能及如何达到该性能。再如,华尔街最有名的数学家叫伊藤清,他是一个著名的概率学家。
为了解释布朗运动等伴随偶然性的自然现象,他提出了伊藤公式,这成为随机分析这个数学新分支的基础定理,其成果于20世纪80年代之后在金融领域得到广泛应用,使得人们可以运用概率论对股价、期权价格以及其他衍生品价格进行量化建模,大大改变了金融市场的运作方式。在过去的半个世纪里,社会发展的需求也是统计与概率突飞猛进的主因。
保险业的兴起加大了精算的需求,制药公司的崛起带动了生物统计的发展,金融市场的壮大促进了概率论的发展。统计学在当前的大环境下,起到了相当重要的作用,尤其是在人工智能、生物医学、机器学习等“数据驱动”领域的应用前景非常广泛。基于数据提取及其关联分析建立数学模型,并进而进行推断和预测是研究许多复杂问题的重要模式。运用统计学能直接帮助我们分析数据,得到有用的分析结果,进而助力决策。
在很多实践过程中,无论是前期试验设计还是后期数据收集与分析,都必须要用到统计学的方法与知识。实际上,科学家和工程师除了加强自己的专业能力外,还必须拥有以统计学的思维来处理工作中各种问题的能力。想让自己的成果无懈可击,扎实的统计学基础与良好的统计学素养更是必不可少。华为创始人任正非在接受采访时曾表示:人工智能就是统计学。他应该是在很多实践体会中得出这一结论的。这至少是从一个侧面说明了统计的重要性。
既然知道了统计与概率的重要性,理解它们的基本思想就显得非常必要。分布函数、条件概率、贝叶斯计算等的基本思想是什么,希望读者读完本期封面文章后能有所感悟。同时,也希望大家能体会到统计与概率好玩儿、实用的一面。当前的高科技发展已和统计与概率密不可分。