Probabilitatea și statistica sunt două fețe ale aceleiași monede matematice, care tratează incertitudinea din direcții opuse. În timp ce probabilitatea prezice probabilitatea rezultatelor viitoare pe baza unor modele cunoscute, statistica analizează datele anterioare pentru a construi sau verifica acele modele, lucrând efectiv înapoi de la observații pentru a găsi adevărul fundamental.
Evidențiate
Probabilitatea este fundamentul; statistica este clădirea construită pe ea.
O probabilitate de 0,5 este o afirmație matematică, în timp ce o medie statistică este o observație.
Statistica se ocupă de „zgomotul” și de valorile aberante, care sunt ignorate în teoria probabilităților pure.
Jocurile de noroc se bazează pe probabilități, în timp ce companiile de asigurări se bazează pe statistici.
Ce este Probabilitate?
Studiul matematic al aleatoriului care prezice probabilitatea apariției anumitor evenimente.
Funcționează ca un proces deductiv, trecând de la reguli generale la rezultate specifice.
Calculele sunt întotdeauna legate între 0 (imposibil) și 1 (certitudine).
Presupune că parametrii „populației” sau ai sistemului sunt deja cunoscuți.
Folosește în mod obișnuit instrumente precum permutări, combinații și curbe de distribuție.
Legea numerelor mari leagă probabilitatea teoretică de rezultatele din lumea reală.
Ce este Statistici?
Știința colectării, analizei și interpretării datelor pentru a descoperi tipare și tendințe.
Este un proces inductiv, care trece de la observații specifice la concluzii generale.
Se concentrează pe estimarea parametrilor populației necunoscuți folosind un eșantion mai mic.
Implică calcularea marjelor de eroare și a nivelurilor de încredere în date.
Împărțită în două ramuri principale: statistică descriptivă și statistică inferențială.
Se bazează în mare măsură pe curățarea datelor și eliminarea prejudecăților pentru a asigura acuratețea.
Tabel comparativ
Funcție
Probabilitate
Statistici
Direcția logicii
Deductiv (de la model la date)
Inductiv (Date către Model)
Scopul principal
Prezicerea evenimentelor viitoare
Explicarea datelor trecute/prezente
Entități cunoscute
Populația și regulile sale
Eșantionul și măsurătorile sale
Entități necunoscute
Rezultatul specific al unui proces
Adevăratele caracteristici ale populației
Întrebare cheie
Care sunt șansele ca „X” să se întâmple?
Ce ne spune „X” despre lume?
Dependenţă
Independent de colectarea datelor
Depinde în totalitate de calitatea datelor
Instrument de bază
Variabile și distribuții aleatoare
Eșantionarea și testarea ipotezelor
Comparație detaliată
Fluxul de informații
Gândește-te la probabilități ca la un motor „previzionat” în care începi cu un pachet de cărți și calculezi șansele de a trage un as. Statistica este „previzionată”; ți se înmânează o stivă de cărți trase și trebuie să determini dacă pachetul a fost trucat sau corect. Una începe cu cauza și prezice efectul, în timp ce cealaltă începe cu efectul și caută cauza.
Certitudine vs. Estimare
Probabilitatea se ocupă de certitudini teoretice; dacă un zar este corect, șansa de a obține un șase este fixată matematic. Statistica, însă, nu pretinde niciodată o certitudine de 100%. În schimb, statisticienii oferă „intervale de încredere”, admițând că, deși cred că există o tendință, există întotdeauna o marjă de eroare calculată sau „valoare p” care cuantifică potențialul lor de a greși.
Populație vs. Eșantion
În probabilități, presupunem că știm totul despre întregul grup (populația), cum ar fi să știm exact câte bile roșii sunt într-un borcan. Statistica este folosită atunci când borcanul este opac și prea mare pentru a fi numărat. Scoatem o mână (eșantionul), le privim și folosim acea informație limitată pentru a face o presupunere informată despre fiecare bilă din borcan.
Relație împletită
Nu există statistici moderne fără probabilitate. Testele statistice, cum ar fi determinarea dacă un medicament nou funcționează mai bine decât un placebo, se bazează pe distribuții de probabilitate pentru a vedea dacă rezultatele observate s-ar fi putut produce din pură întâmplare. Probabilitatea oferă cadrul teoretic, în timp ce statistica oferă aplicarea în lumea reală.
Avantaje și dezavantaje
Probabilitate
Avantaje
+Matematică de înaltă precizie
+Reguli teoretice absolute
+Esențial pentru logica AI
+Calculează riscul în mod clar
Conectare
−Necesită intrări cunoscute
−Poate fi prea abstract
−Sensibil la presupuneri
−Nu ține cont de prejudecăți
Statistici
Avantaje
+Folosește dovezi din lumea reală
+Identifică tendințele ascunse
+Corectează erorile
+Informarea deciziilor politice
Conectare
−Deschis interpretării
−Corelația nu este cauzalitate
−Ușor de manipulat
−Necesită seturi de date mari
Idei preconcepute comune
Mit
Probabilitatea și statistica sunt doar denumiri diferite pentru același lucru.
Realitate
Sunt discipline distincte. Deși ambele se ocupă de șansă, probabilitatea este o ramură a matematicii teoretice, în timp ce statistica este o știință aplicată axată pe interpretarea datelor.
Mit
O „semnificație statistică” înseamnă că ceva este dovedit 100%.
Realitate
În statistică, nimic nu este „demonstrat” în sens absolut. Înseamnă doar că este foarte puțin probabil ca rezultatul să se fi întâmplat accidental, de obicei cu o probabilitate de 5% sau 1% să fie o întâmplare.
Mit
„Legea mediilor” înseamnă că o victorie este „merită” după o lungă serie de înfrângeri.
Realitate
Aceasta este eroarea jucătorului. Probabilitatea afirmă că fiecare eveniment independent (cum ar fi aruncarea unei monede) nu are memorie a celui precedent; șansele rămân aceleași indiferent de ce s-a întâmplat înainte.
Mit
Mai multe date duc întotdeauna la statistici mai bune.
Realitate
Cantitatea nu stabilește calitatea. Dacă datele sunt părtinitoare sau eșantionul nu este reprezentativ, un set de date mai mare vă va conduce pur și simplu la o concluzie mai „încrezătoare”, dar incorectă.
Întrebări frecvente
Pe care ar trebui să o învăț mai întâi pentru Știința Datelor?
Începeți cu probabilitatea. Aceasta vă oferă „limbajul” și distribuțiile (precum distribuția normală) de care veți avea nevoie pentru a înțelege cum funcționează de fapt testele statistice. Fără probabilitate, statistica se va simți doar ca memorarea formulelor fără a ști de ce funcționează.
Care este diferența dintre un parametru și o statistică?
Un parametru este o valoare reală aparținând unei întregi populații (cum ar fi înălțimea medie a fiecărui om de pe Pământ). O statistică este o valoare calculată dintr-un eșantion (cum ar fi înălțimea medie a 100 de persoane pe care le-ați măsurat). Folosim statistica pentru a estima parametrul.
Numărarea cărților în Blackjack este probabilitate sau statistică?
De fapt, este vorba de ambele. Folosești statistici pentru a urmări „datele” (ce cărți au fost jucate) și apoi folosești probabilitatea pentru a calcula șansele de schimbare ale pachetului rămas. Este o aplicație în timp real de actualizare a unui model pe baza unor informații noi.
Cum ajută probabilitatea în prognoza meteo?
Meteorologii efectuează mii de simulări folosind date actuale. Dacă 700 din 1.000 de simulări arată ploaie, ei raportează o probabilitate de 70%. Partea de „statistică” a implicat analizarea vremii din trecut din decenii pentru a crea aceste modele de simulare.
Ce este „inferența” în statistică?
Inferența este actul de a „deduce” sau de a ghici caracteristicile unui grup mare pe baza unui grup mic. Este puntea care ne permite să facem afirmații generale despre opinia publică sau eficacitatea medicală fără a testa fiecare persoană dintr-o țară.
Ce înseamnă o probabilitate de 0?
Într-un set finit de rezultate, o probabilitate de 0 înseamnă că un eveniment este imposibil. Cu toate acestea, în matematica continuă (cum ar fi alegerea unei zecimale exacte specifice între 0 și 1), o probabilitate de 0 poate apărea din punct de vedere tehnic, dar o numim „aproape imposibilă” în sens practic.
Pot fi folosite statisticile pentru a minți?
Absolut. Prin alegerea unor eșantioane părtinitoare, vizualizarea datelor cu scale înșelătoare sau ignorarea „marjei de eroare”, oamenii pot face ca statisticile să susțină aproape orice afirmație. De aceea, înțelegerea metodologiei din spatele cifrelor este la fel de importantă ca cifrele în sine.
De ce este „Distribuția normală” atât de importantă în ambele?
Curba clopotului (Distribuția Normală) este cel mai comun model în natură. În probabilități, descrie modul în care se grupează variabilele aleatorii. În statistică, Teorema Limitei Centrale ne spune că, pe măsură ce prelevăm mai multe eșantioane, datele noastre vor adopta în mod natural această formă, permițând predicții foarte puternice.
Verdict
Folosește probabilitatea atunci când cunoști regulile jocului și vrei să prezici ce se va întâmpla în continuare. Treci la statistică atunci când ai o grămadă de date și trebuie să-ți dai seama care sunt de fapt acele reguli ascunse.