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一句话总结:AI 是在不确定性下做推断——概率论是"世界的语言"(模型输出本质是概率分布),贝叶斯定理与最大似然估计(MLE/MAP)是"从数据学参数"的数学框架,回归分析则是参数估计最直接的落地。
概率基础(先修:离散数学-离散概率)
- 随机变量、概率分布、条件概率、全概率公式
- 贝叶斯定理:P(A|B) = P(B|A)P(A) / P(B)——由"结果"反推"原因",是推断的核心
- 期望、方差、协方差、相关性(两个变量如何一起变化)
AI 里的常见分布
| 分布 | 类型 | 出现场景 |
|---|---|---|
| 伯努利 / 二项 | 离散 | 二分类、投币实验 |
| 泊松 | 离散 | 计数事件(请求到达率) |
| 均匀 | 连续 | 无先验信息的默认分布 |
| 正态(高斯) | 连续 | 噪声假设、初始化、中心极限 |
| 指数 | 连续 | 等待时间、衰减 |
- 连续性很重要:离散数学的离散概率篇只覆盖离散部分,AI 大量使用连续分布与密度函数
贝叶斯视角:先验 → 似然 → 后验
- 先验 P(A):看到数据前的信念
- 似然 P(B|A):给定参数,数据出现的概率
- 后验 P(A|B):看到数据后的更新信念
- 贝叶斯公式就是这三者的关系:后验 ∝ 似然 × 先验
参数估计:MLE vs MAP
| 方法 | 目标 | 与先验的关系 |
|---|---|---|
| MLE(最大似然) | 最大化 P(数据|参数) | 无先验,只看数据 |
| MAP(最大后验) | 最大化 P(参数|数据) | MLE + 先验,数据少时先验兜底 |
- MLE 直觉:找一组参数,让已观测数据"最可能发生"
- MAP 直觉:在数据似然与先验信念之间取平衡
- 与正则化的联系:L2 正则 = 高斯先验下的 MAP、L1 正则 = 拉普拉斯先验——从贝叶斯视角理解正则项
回归分析:参数估计的落地
- 线性回归:y = wx + b,最小二乘估计;最小二乘 = 高斯噪声假设下的 MLE
- 多元线性回归:多个特征加权求和
- 非线性回归:多项式 / 幂律 / 指数——先变换特征再线性拟合
- 正则化回归:岭回归(L2)/ Lasso(L1),防止过拟合
- 分类的对应物:逻辑回归 = 线性模型 + sigmoid,交叉熵损失(见 数学基础-信息论与损失函数)
面试要点
- 能默写贝叶斯公式并讲清"后验 ∝ 似然 × 先验"
- 能说清 MLE 与 MAP 的差别,以及正则化的贝叶斯解释(L2=高斯先验)
- 能讲出最小二乘为什么是 MLE 的特例
- Agent 岗实际场景:不确定性校准、置信度阈值、贝叶斯优化调参
相关概念
- 数学基础-人工智能中的数学导读 — 教材第 6 章回归对应本篇
- 离散数学-离散概率 — 离散分布先修
- 人工智能导论-机器学习 — 监督学习框架
- 数学基础-信息论与损失函数 — 分布差异的度量