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寻找MH370:数学公式能帮大忙?

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图:搜索定位技术(Mapbox via Flickr)

撰文:Ayesha Salim,IDG-Connect

在十八世纪,一个名叫托马斯-贝叶斯的牧师怎么也不会想象到,他的数学理论构成了当今我们所知的大量先进技术的基础。事实上,贝叶斯完成了研究上的突破后,就对自己的理论失去了信心并将之抛弃了。但是,一名天文学和数理统计领域的关键人物——拉普拉斯,却把贝叶斯的理论捡起来了,他将之改进,并发展成如今的形式。现在,这个理论对于技术公司变得不可或缺,并成为寻找到MH370黑盒子的关键。

 

贝叶斯定理有很多解释,通俗地讲,大概是这样的:利用客观事物的新信息刷新我们原来的认知,就能得到一个改进的认知。(很像废话不是?许多重要的数学原理,说白了都像是废话。)

我联系过Sharon McGrayne,她是《不说谎的理论》一书作者,对此她更详细地解释:

“贝叶斯定理说的是,我们开始一项假设后,接下来每一次有新的相关发现,都应该根据新信息刷新并修改之前的假设,这样一来,就能不断得到更符合真实情况,更具可能性的推测。于是,这个过程中我们将不得不——试想这样!——转变想法!”

“每次发现新的信息后,使用强大的计算机来刷新并修改假设,贝叶斯定理发挥的作用很大。”McGrayne补充道。

他还告诉我们,历史上这个原理不断被使用着,最近的一次,在2011年帮助找到了失踪两年的法航客机残骸。

“通过贝叶斯方法分析了这两年搜索到的所有证据后,他们确定了法航447客机残骸最可能存在的区域,正是在这个区域,最终在一个星期内就找到了海底的残骸。”

贝叶斯定理基本公式  成长吧啊

图:贝叶斯定理基本公式,发生B的情况下发生A的概率,等于发生A的情况下发生B的概率和发生A的概率之乘积,除以发生B的概率

贝叶斯定理现在正在用于寻找MH370的黑盒子吗?

McGrayne说道,“最初应该是没有使用的,贝叶斯搜索专家也这么告诉我,然而,曾为Metron的贝叶斯工作组服务过的法国团队中,有三位成员已经在本周早些时候赶赴马来西亚了,所以我现在确信他们将会尝试贝叶斯方法,尽管搜寻过程仍不会变得简单快速。”

之前在南印度洋观察到可能和MH370有关的漂浮物,但是漂浮物经过两周时间会在印度洋漂流多远?怎么漂?对着这个问题,调查团队将面临挑战。再加上环境条件非常不利于搜寻,我想这可能会使贝叶斯方法的计算和估测更困难。

可McGrayne似乎不这么认为。

“贝叶斯方法用于处理不确定性,这也是它扬名的原因,如果我们知道飞机在哪,那就用不着贝叶斯方法了。”

但是斯坦福大学统计学教授Bradley Efron认为,这次情况会比法航事件复杂得多。

“当证据以连续的方式出现的时候,贝叶斯方法常常是一种不错的处理方式。对于法航447,他们应该最初从一个预先的假设分布开始,对大西洋的大片区域赋予相等的权重,然后每当新的证据出现的时候,就通过贝叶斯方法刷新假设。例如,在一次飞行巡查中如果相关区域没有任何发现,那就降低该区域的权重,如果发现可能的残骸,则提高对应区域及邻近区域的权重。不过对于447具体是怎么处理的,我不清楚。”

“MH370的情况更复杂了,随着时间的流逝,一些重要因素正在发生变化,贝叶斯方法能发挥的作用就更小了”,Efron说道。

当贝叶斯方法帮助找到法航447残骸的时候,这个数学理论被打上了闪光灯,可是历史上它已经被广泛使用了。

McGrayne说:“在过去七十年间,这个数学理论被用于寻找飞机、地雷、炸弹、潜艇、船只等过程中,本身也得到了发展。”

“它第一次被用于搜寻工作是在第二次世界大战期间,当时用于定位在北大西洋炸沉非武装商用船只的德国潜艇。非常引人注目的是,它也曾被用来搜捕在地中海和大西洋游弋的苏联潜艇。”McGrayne介绍。

难以置信的是,贝叶斯原理成了当今技术进步和创新的基础。比尔盖茨曾说过,微软的竞争优势在于“贝叶斯网络”方面的专业能力;为大家所知的是,谷歌在无人驾驶汽车中也使用了贝叶斯系统,另外,贝叶斯模型还被Autoonomy、Netflix等公司使用,甚至被用来精确推测50个州的总统竞选结果。

该数学理论的具体应用数不胜数,尽管贝叶斯本人也未曾料到在当代技术发展过程中,这个理论有着多么巨大的影响力,但已经很鲜明地奠定了其理论的重要地位——并且,它可能正是目前寻找并恢复MH370黑盒子的关键。

编译:21科技 孙伟

来源:21世纪网