גישה אופטימיסטית
Download
Report
Transcript גישה אופטימיסטית
קבלת החלטות בסביבה דינאמית
שיעור #1
1
סרטון
• Golden balls
2
שאלה ()1
• מגפת "שפעת הזברות" התפרצה לאחרונה במדינות
הסביבה ומאיימת גם על ישראל
• הצפי הוא ל 600 -קורבנות מהמחלה
• משרד הבריאות מציע לממשלה שתי דרכי התמודדות
אפשריות:
– תוכנית ,Aבאמצעותה ינצלו בודאות 200קורבנות
פוטנציאליים
– תוכנית ,Bבאמצעותה ינצלו כל ה 600 -אם תצליח
(הסתברות )1/3אולם בהסתברות 2/3לא תועיל כלל
• אלו משתי התוכניות תמליץ לאמץ?
3
)Tversky & Kahneman (1981
שאלה ()2
• ארגון טרור חטף 20אזרחים חפים מפשע
• צה"ל מציע לממשלה שתי תוכניות חילוץ
אפשריות:
– תוכנית ,Aבה בודאות יהרג אחד החטופים אבל ינצלו
כל היתר
– תוכנית ,Bשאם תצליח (סיכוי גבוה של )90%ינצלו
כולם ,אבל אם תיכשל יהרגו כל החטופים
• אלו משתי התוכניות תמליץ לאמץ?
4
שאלה ()3
• הלכת לסרט "הדרדסים" החדש וקנית קערת
פופקורן ב 20 -ש"ח.
• בדרכך למושב שלך ,מעדת והפופקורן נשפך.
• האם תחזור ותקנה עוד קערת פופקורן (ב20 -
ש"ח)?
5
שאלה ()4
• דרורית סיימה תואר ראשון בפילוסופיה לפני 5שנים.
היא היתה פעילה בארגון "הירוקים" ועבדה תקופה
מסויימת במרכז לנפגעות אונס .במהלך לימודיה,
ניסתה לארגן חרם על פרופסור שלטענתה הטריד
מינית מספר סטודנטיות.
• מה עושה דרורית כיום (דרג את האפשרויות לפי
הסיכוי לנכונותן)?
–
–
–
–
–
6
מורה
פקידת בנק
קצינה במשטרה
פקידת בנק פמיניסטית
עובדת סוציאלית
שאלה ()5
• מגפת "שפעת הזברות" התפרצה לאחרונה
במדינות הסביבה ומאיימת גם על ישראל
• הצפי הוא ל 600 -קורבנות מהמחלה
• משרד הבריאות מציע לממשלה שתי דרכי
התמודדות אפשריות:
– תוכנית ,Aבה לא יהיה מנוס מ 400 -קורבנות
– תוכנית ,Bבאמצעותה בהסתברות 1/3לא נאבד אף
חולה ובהסתברות 2/3כל ה 600 -ימותו
• אלו משתי התוכניות תמליץ לאמץ?
7
)Tversky & Kahneman (1981
שאלה ()6
• הלכת לסרט "הדרדסים" החדש וכשפתחת את
הארנק גילית שיש לך פחות 20ש"ח ממה
שחשבת שיש לך.
• תכננת לקנות קערת פופקורן ב 20 -ש"ח.
• האם עדיין תקנה?
8
שאלה ()7
• ארגון טרור חטף 20אזרחים חפים מפשע
• צוות מו"מ דן עם החוטפים והם הציעו שתי
חלופות:
– חלופה ,Aבה הם יוציאו להורג חטוף אחד אבל ישחררו
את כל היתר
– תוכנית ,Bבה מתווך הוגן יסובב גלגל רולטה עם 10
מספרים ,ואם המספר " "7יעלה בגורל הם יוציאו להורג
את כל החטופים אבל כל תוצאה אחרת תביא לשחרור
כל החטופים
• אלו משתי החלופות תמליץ לאמץ?
9
ניתוח
• שאלות (:)5( + )1
– "האם נציל "?200לעומת "האם 400ימותו?"
נשאלים
יעדיפו חלופה א'
יעדיפו חלופה ב'
שאלה 1
152
72%
28%
שאלה 5
155
22%
78%
• שאלות (:)7( + )2
– בממוצע נאבד יותר חטופים בחלופה השניה
– שימוש ברולטה לעומת פעולת חילוץ
• שאלות (:)6( + )3
– "האם נקנה פופקורן?" לעומת "האם נקנה עוד פופקורן"
• דרורית – רמז מכוון באחת האפשרויות (פמיניסטית)
10
מכרז חברת החשמל
11
רציונאל הקורס
• להוות "מורה דרך" לקונספטים העיקריים של תורת
קבלת ההחלטות בתנאי אי-ודאות
• להכיר לעומק נושאים ספציפיים:
–
–
–
–
–
עצי החלטה וערך של אינפורמציה
רשתות בייסיאניות וinfluence diagrams -
Voting, Allocation
רציונליות מוגבלת )(bounded rationality
תורת התועלת
• אם יישאר זמן:
– Bandit problems
– תורת המשחקים
– בעיית המזכירה
12
תוכנית הקורס
מס'
נושא השיעור
השיעור
1
השפעת ההסתברות על החלטות
2
מטריצת המצבים מול אלטרנטיבות,
עצי החלטה
3
ערך מידע בקבלת החלטות
4
תורת התועלת והשפעת הסיכון על
קבלת ההחלטה
13
5
רשתות בייסיאניות
6
Influence diagrams
7
Multi-armed bandits
8
Voting
9
Fair Division
10
Apportionment
11
רציונליות מוגבלת
12
רציונליות מוגבלת
13
סיכום וחזרה
הערות
עצי החלטה
• Decision nodes
• Chance nodes
• End nodes
Picture from:
Wikimedia Commons
14
רשתות בייסיאניות ודיאגרמות השפעה
Picture from:
Wikimedia Commons
15
Bandit Problems
16
תורת התועלת
16.00
14.00
x
12.00
U x
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
$200
17
$175
$150
$125
$100
$75
$50
$25
$0
רציונליות מוגבלת
• חוסר יכולת לחשב פעולה אופטימלית (קושי
חישובי)
• פעולות לא רציונליות
• השפעות פסיכולוגיות
18
היום בשיעור...
•
•
•
•
19
נהלי הקורס
מהי החלטה? מהו הימור?
קבלת החלטות ללא הסתברות
חזרה בנושאי הסתברות וסטטיסטיקה
Course Procedures
• אתר הקורס:
http://www.cs.biu.ac.il/~sarned/Courses/DM/
•
מרצה :ד"ר דוד סרנה ) ([email protected]שעות קבלה:
יום ראשון 11:00-12:00חדר 02בבניין ( 216נא לתאם מראש)
• בחינה סופית – 80%
• תרגילים – 20%
20
המזל והשכל
"מסופר על המזל והשכל שהלכו לטייל ביחד והתוכחו בדרך מי יותר חשוב המזל או
השכל .לפתע שמו לב שהם תעו בדרך והגיעו למקום מדבר המשיכו ללכת ולהתוכח
השכל טען שבכל דבר בחיים צריך ללכת לפי ההגיון והשכל הישר והמזל טען
שבלעדיו לא יעזור שום דבר .בשעות הערב המאוחרות נגלה לעיניהם כביש סלול
שמחו על כך שכן אם יעבור רכב אולי יקח אותם טרמפ .השכל שכב בצד הדרך אך
קרוב לכביש הסביר השכל למזל שכך הכי הגיוני לעשות שאם יעבור רכב גם אולי
יראה אותו וגם הוא לא מכניס לכלל סכנה .המזל לעומת זאת שכב באמצע הכביש
הוא לא פועל לפי ההגיון .באמצע הלילה נסעה מכונית במהירות לפתע ראה הנהג את
המזל שוכב באמצע הכביש סטה במהירות מהכביש ודרס את השכל ששכב בצידי
הכביש" (מגוון גרסאות באינטרנט)
.1מה תוכל להגיד על טיב ההחלטה של ה"מזל" ועל זו של ה"שכל"?
.2מה היה קורה אם היו חוזרים על ההחלטה מספר רב של פעמים?
.3האם יש דבר כזה "החלטה טובה" או "תהליך קבלת החלטות טוב"
21
22
23
החלטה
בחירה בלתי הפיכה בין דרכים שונות •
Source: dictionary.com
"קבלת החלטות" לעומת המונח באנגלית •
”“decision making
האם אלו החלטות?
•
•
•
•
•
•
רופא השוקל לרשום תרופה מסויימת לחולה
רופא המתלבט האם תרופה שרשם לחולה תגרום לו
לתופעות לוואי
דייל בטיסה מתלבט האם הנוסעים יעדיפו את המנה
הבשרית או הצמחונית
נוסע בטיסה מתלבט האם לקחת את המנה הבשרית
או הצמחונית
סטודנט מתלבט כמה זמן יקדיש לצורך לימוד לבחינה
סטודנט מנסה להעריך כמה ימים יש להתכונן לבחינה
לצורך קבלת ציון "עובר"
גישות בקבלת החלטות
• גישה פוזיטיבית /דסקריפטיבית – כיצד אנשים
מקבלים החלטות (האם בצורה רציונאלית? מה
רציונאלי?)
• גישה נורמטיבית – איך אנשים צריכים לקבל
החלטות
אנחנו נבחן בקורס את הגישה הנורמטיבית וניגע
קצת בגישה הפוזיטיבית
26
מידת המורכבות של תהליך קבלת ההחלטה
•
•
•
•
•
•
•
•
•
27
ריבוי אלטרנטיבות
אי ודאות באשר לתוצאות
מימד הזמן
תגובת המתחרים
מספר מקבלי ההחלטה
מטרות סותרות
תוצאות לא ברורות
אלטרנטיבות לא ידועות
מטרות לא ברורות
מהי בעיית החלטה?
• בעיית ההחלטה מאופיינת ב:
– אלטרנטיבות (האסטרטגיות בהן יכול לבחור
מקבל ההחלטה)
– מצבי עולם/טבע אפשריים (מצבים עתידיים
שלא בשליטת מקבל ההחלטה)
– תמורות/תוצאות )(payoffs
28
דוגמה – בניית קומפלקס דיור
• יזם נדרש להחליט על גודל קומפלקס הדיור שהוא
עומד להקים – קטן ,בינוני או גדול .הרווחיות נגזרת
מרמת הדרישה העתידית לדירות בקומפלקסים
• האלמנטים של קבלת ההחלטה:
– אלטרנטיבות – קומפלקס קטן ,בינוני או גדול
– מצבי הטבע – דרישה נמוכה /דרישה גבוהה
– תמורות – הרווח מכל אלטרנטיבה בהינתן כל מצב טבע
אפשרי
מצבי הטבע )(states of nature
29
אלטרנטיבות
High
Low
8
8
Small
15
5
Medium
22
-11
Large
אסטרטגיה שולטת
(states of nature) מצבי הטבע
אלטרנטיבות
Low
High
Small
8
8
Medium
5
15
Medium +
5
20
-11
22
Large
30
?golden balls -מה האסטרטגיה השולטת ב
Result
Split
Steal
Split
50%
50%
100%
0%
Steal
0%
100%
0%
0%
31
• Golden balls – how can we definitely win?
32
קבלת החלטות ללא הסתברויות
• מספר כללי החלטה עיקריים כאשר ההסתברות
למצבי הטבע אינה ידועה:
– גישה אופטימיסטית -בחירת האלטרנטיבה עם
התמורה המקסימלית (או העלות המינימלית) מבין
התמורות האפשריות
מצבי הטבע )(states of nature
33
אלטרנטיבות
High
Low
8
8
Small
15
5
Medium
22
-11
Large
קבלת החלטות ללא הסתברויות
• מספר כללי החלטה עיקריים כאשר ההסתברות
למצבי הטבע אינה ידועה:
– גישה אופטימיסטית -בחירת האלטרנטיבה עם
התמורה המקסימלית (או העלות המינימלית) מבין
התמורות האפשריות
– גישה קונסרבטיבית – בחירת האלטרנטיבה עם
התמורה המינימלית המקסימלית מבין האלטרנטיבות
34
)(states of natureמצבי הטבע
Worst
Profit
High
Low
8
8
8
Small
5
15
5
Medium
-11
22
-11
34
אלטרנטיבות
Large
קבלת החלטות ללא הסתברויות
• מספר כללי החלטה עיקריים כאשר ההסתברות
למצבי הטבע אינה ידועה:
– גישה אופטימיסטית -בחירת האלטרנטיבה עם
התמורה המקסימלית (או העלות המינימלית) מבין
התמורות האפשריות
– גישה קונסרבטיבית – בחירת האלטרנטיבה עם
התמורה המינימלית המקסימלית מבין האלטרנטיבות
– גישת ה – minimax regret -חישוב עבור כל מצב טבע
מהי החרטה בכל אלטרנטיבה ,ובחירת האלטרנטיבה
שבה החרטה המקסימלית היא מינימלית
35
)דוגמה (המשך
:Min-regret •
(states of nature) מצבי הטבע
אלטרנטיבות
Low
High
Small
8
8
Medium
5
15
-11
22
Large
Best Profit
for Low
8
Best Profit
for High
22
(states of nature) מצבי הטבע
אלטרנטיבות
Low
High
Max regret
Small
0
14
14
Medium
3
7
7
Large
19
0
19 36
קבלת החלטות ללא הסתברויות
• מספר כללי החלטה עיקריים כאשר ההסתברות
למצבי הטבע אינה ידועה:
–
–
–
–
37
גישה אופטימיסטית -בחירת האלטרנטיבה עם התמורה
המקסימלית (או העלות המינימלית) מבין התמורות
האפשריות
גישה קונסרבטיבית – בחירת האלטרנטיבה עם התמורה
המינימלית המקסימלית מבין האלטרנטיבות
גישת ה – minimax regret -חישוב עבור כל מצב טבע
מהי החרטה בכל אלטרנטיבה ,ובחירת האלטרנטיבה שבה
החרטה המקסימלית היא מינימלית
גישת ה –insufficient reasoning -מניח שיש אותו סיכוי
לכל אחד ממצבי הטבע ולכן סוכם את התמורות של כל
אלטרנטיבה ובוחר את זו עם הסכום הגבוה ביותר
)דוגמה (המשך
Insufficient reasoning •
(states of nature) מצבי הטבע
אלטרנטיבות
Low
High
sum
Small
8
8
16
Medium
5
15
20
-11
22
11
Large
38
קבלת החלטות עם הסתברויות
0.7
0.3
מצבי הטבע )(states of nature
אלטרנטיבות
High
Low
8
8
Small
15
5
Medium
22
-11
חזרה מהירה על הסתברות...
39
Large
מרחב מדגם ומאורעות
• : Wמרחב מדגם ,תוצאה של ניסוי
• לדוגמה ,בהטלת מטבע פעמיים }W {HH,HT,TH,TT
• מאורע :קבוצה חלקית של W
• לדוגמה ,הטלה ראשונה {HH,HT} = H
• : Sמרחב מאורעות ,סט מאורעות
40
שני סוגי הסתברות
• סיכוי של 50%כי הטלת מטבע תסתיים בH -
(הסתברות מבוססת דגימה)
• סיכוי של 0.00001%שבשנה הקרובה ינחתו חייזרים
על כדור הארץ (הסתברות סוביקטיבית)
• רבים נוטים שלא להשתמש בהסתברות הסוביקטיבית:
• לא ניתן לאמת אותה (או שהמאורע קרה או שהוא לא קרה)
• מומחים שונים יתנו הסתברויות סוביקטיביות שונות לאותו מאורע
• עם זאת ,ההסתברות הסוביקטיבית נמצאת בכל מקום:
41
• סיכוי לרעידות אדמה לצרכי פוליסות ביטוח
• סיכוי לאירועים בספורט לצרכי הימורים
דוגמאות נוספות
• סיכוי של 50.7%כי התינוק הבא שיוולד בישראל יהיה ממין
נקבה
• סיכוי של 20%שבעונה הבאה תזכה מכבי חיפה באליפות
המדינה
• גם הסתברויות מבוססות דגימה יכולות להיות לא מדויקות:
•
•
לא מביאות בחשבון מגמה אם מבוססות על מידע היסטורי
מבוססות על מדגם כללי מדי (מה ההסתברות של התינוק הבא של גב' כהן
מדיזינגוף 130בת"א להיות ממין נקבה?)
• גם הסתברויות "סוביקטיביות" יכולות להיות מבוססות מודל:
•
42
ניתוח המשחק של כל שחקן ובניית מודל אגרגטיבי של ביצועי הקבוצה
מדד ההסתברות
• מוגדר על (W,Sתחת התנאים:
• P(a) >= 0לכל aבS -
• P(W) = 1
• אם a, bבלתי תלויים אזי:
• )P(a U b) = p(a) + p(b
)P(A
43
A is true
W
P(W) = 1
נקודות חשובות בנוגע להסתברות
•
•
•
•
באופן בלתי פורמלי ,הסתברות היא מדד (בין 0ל )1 -לאי
ודאות בנוגע למאורע
אי הודאות שלנו בנוגע למאורע יכול להיות מיוצג כאחוזי סיכוי
שהארוע יקרה
יש לשים לב כי בהימורים כשנותנים לנו סיכוי של 1:4הכוונה
היא שפי 4יותר סביר שהאירוע יקרה מאשר שלא יקרה
(כלומר 20%ולא ל)25% -
הסיכוי שהאירוע יקרה לעולם לא יהיה גדול מ100%( 100% -
= ודאות מוחלטת).
•
למרות ששכיח לשמוע "אני בטוח בזה ב"200% -
• ההסתברות למאורע משלים שווה ל 1 -פחות ההסתברות
44למאורעP(E)=1-P(not E) :
דוגמא
• מה ההסתברות שהמינימום של מדגם בגודל Nיהיה קטן מ-
?x
מה זה מינימום של מדגם? דוגמה באקסל עם התפלגות אחידה
• חישוב ישיר:
i
N i
) P ( X x ) P ( X x
• חישוב דרך מאורע משלים:
N
45
)1 P ( X x
N
i
i 1
N
פעולות בהסתברות
• באופן כללי:
)P(X or Y) = P(X) + P(Y) - P(X and Y
דוגמה :מה ההסתברות שקלף שנבחר אקראית מחבילה יהיה מלך או לב?
P(King or Heart) = P(X or Y) = 4/52 + 13/52 - 1/52 = 30.77%
• וכאשר אין חפיפה בין Xו:Y -
)P(X or Y) = P(X) + P(Y
דוגמה :מה ההסתברות שגובה אדם אקראי יהיה מתחת ל 1.5 -מ' או מעל 2מ'?
46
הסתברות מותנית
• ) = P(F|Hאחוז המקרים מתוך סך המקרים שבהם
Hנכון שבהם גם Fנכון
) p(F , H
) p(H
47
F
H
) p(F H
) p(H
p(F | H )
חישוב ההסתברות מתוך מאורעות
B2
B1
A
B3
48
B4
P B P A | B
i
i
pA
הסתברות משותפת
ההסתברות המשותפת מכמתת את ההסתברות להיקרות
מספר מאורעות בו זמנית:
)P( X= x, Y= y) = P(x, y
אחת הדרכים לחישובP(X and Y) = P(X) P(Y|X) :
דוגמא :בתוך שקית יש 10גולות 3 .מתוכן פגומות .מה
ההסתברות להוציא שתי גולות פגומות אחת אחרי
השניה?
P(X and Y) = (3/10) (2/9) = 7%
חוק השרשרת:
•
•
•
•
49
)P(x,y,z) = p(x) p(y|x) p(z|x, y
)= p(z) p(y|z) p(x|y, z
…=
Making Sense of Probability
• בכיתה בה 23ילדים ,מה ההסתברות שלפחות
לשני ילדים יש יום הולדת באותו היום בשנה?
• לא כל-כל חשוב לקבלת ההחלטות שלנו אבל
בהחלט מדגים קשיים שמשפיעים על קבה"ח שלנו
• חוסר היכולת שלנו להבין הסתברות משפיעה
רבות על הביצועים שלנו
50
האם מדובר באשליה בלבד?
51
בעית ימי ההולדת
•
•
•
•
52
נחשב את ההסתברות שלכל אחד מהילדים יהיה
יום הולדת בתאריך אחר (ההסתברות
ה"משלימה" להסתברות שאותה אנחנו מחפשים
<משלימה למה?>)
אם ידועה לנו ההסתברות pשל מאורע משלים אז
הסתברות המאורע הנדרש לנו היא 1-p
עבור כל ילד שנבחר ,ההסתברות שהילד הבא לא
נולד באותו היום היא 364/365
עבור כל ילד iההסתברות שלא נולד באחד
מהימים של ה i-1 -הקודמים היא (365-i+1)/365
בעית ימי ההולדת
• כלומר ,הסתברות המאורע המשלים היא:
• עבור כל ילד iההסתברות שלא נולד באחד מהימים
של ה i-1 -הקודמים היא:
= 0.49
• וההסתברות שלפחות לשני ילדים יומולדת באותו היום
היא 0.51
• מה ההסתברות אם היו 40ילדים? מה עם 60ילדים?
53
דוגמה באקסל
מקורות אפשריים לטעות
• לרוב אנשים מנסים לחשב מה ההסתברות שלעוד
מישהו יהיה יום הולדת בתאריך שלהם.
• באותה צורה אנחנו נוטים להאמין שההסתברות
למאורעות אחרים בחיינו היא יחסית נמוכה
כשלמעשה היא די גבוהה
54
The Monty Hall Problem
אתה משתתף בשעשועון
טלביזיה ומוצב מאחורי 3דלתות.
מאחורי אחת מהן נמצאת מכונית
הפרס ,ומאחורי השתיים
האחרות יש עז .אתה בוחר
באחת הדלתות אולם בטרם
תיפתח ,יסייע לך מנחה התוכנית
על-ידי פתיחת אחת משתי
הדלתות האחרות אשר מאחוריה
עז .כעת באפשרותך להחליף את
הדלת שבחרת .האם כדאי
להחליף?
55
x
stay
x
win
x
switch
stay
x
switch
x
lose
lose
x
x
win
stay
switch
x
x
lose win
56
נוסחת בייס
•
•
•
•
•
•
57
נניח שיש לנו היפותזה (אמונה) כלשהי .H
ההיפותזה שלנו יכולה להיות נכונה או לא נכונה.
כבני אדם ,יש לנו הערכה בעלת אופי אי ודאי לגבי
נכונות – Hאנחנו יודעים להעריך את ההסתברות ש-
Hנכונה ,ומסמנים ).P(H
כעת ניתן לעדכן את ההערכה שלנו על בסיס מידע
נוסף ) E (Evidenceשאנחנו מקבלים.
נוסחת בייס עוזרת לנו לעדכן את ההסתברות
שההיפותזה נכונה ,אם ידוע מידע ,Eקרי.P(H|E) :
בחיים האמיתיים קשה לנו להעריך את ) .P(H|Eקל
לנו יותר להעריך את ההסתברות לקבלת המידע E
בהינתן ש H -נכון ,כלומר את.P(E|H) :
חוק בייס
• ה"הסתברות המותנית של מאורע Aבהינתן מאורע
"Bהיא הסיכוי להתרחשותו של ,Aבהנחה שB -
אכן התרחש
• חוק בייס מאפשר לחשב הסתברות שבה מניחים
התרחשות של מאורע ,Aבעזרת הסתברויות של
Aהמותנות במאורעות אחרים
58
פיתרון בעיית מונטי הול עם נוסחת בייס
את הדלת בה נמצאת המכוניתC - וB ,A -• נסמן ב
את הדלת שפתח מונטיMC - וMB ,MA -• נסמן ב
:A • נניח שבחרנו דלת
p(MA|A) =
0,
p(MB|A) = 1/2,
p(MC|A) = 1/2,
p(MA|B) = 0,
p(MB|B) = 0,
p(MC|B) = 1,
p(MA|C) = 0;
p(MB|C) = 1;
p(MC|C) = 0.
p(A) = p(B) = p(C) = 1/3 :• ידוע כי
P ( A | MB )
P MB | A P A
P MB
0 . 5 * 0 . 33
0 . 5 * 0 . 33 0 * 0 . 33 1 * 0 . 33
P MB | A P A
P MB | A P ( A ) P MB | B P ( B ) P MB | C P ( C )
0 . 33
59
הפרדוקס של מונטי הול
• נניח שמתקיים אותו משחק עם אלף דלתות ,כאשר
בצידה השני של אחת מהן מסתתר פרס ,ומאחורי
999הדלתות הנוספות נמצאות עזים .בתחילה
נבחר דלת ,והמנחה יפתח עוד 998דלתות
נוספות ,שבצידן השני עזים .האם כדאי להחליף?
60
נוסחת בייס (המשך)
•
•
•
•
•
אחד מכל 1000איש סובל מפגם מולד בלב
קיימת בדיקה אשר יכולה לגלות את הפגם
הבדיקה מדויקת ב 100% -לאנשים שיש להם את הפגם
המולד ומדויקת ב 95% -עובר אלו שאין להם את הפגם
(כלומר 5% ,שאין להם יאובחנו ככאלו שיש להם)
אם בדקנו אקראית אדם ומצאנו שהבדיקה חיובית ,מה
הסיכוי שיש לו את הפגם המולד?
בבדיקה עם 60סטודנטים מביה"ס לרפואה של הרווארד:
– חצי סברו ש95% -
– הממוצע היה 56%
– רק 11ענו את התשובה הנכונה
61
)Confusing P(H|E) with P(E|H
• לאחת מכל 100נשים מעל גיל 40שמגיעה לבדיקת ממוגרפיה יש
סרטן השד .בדיקת הממוגרפיה מגלה רק 80%ממקרי סרטן השד.
ב 9.6% -מהמקרים בהם הנבדקת אינה חולה מתקבלת גם כן
תשובה חיובית .מה הסיכוי שאישה מעל גיל 40שקיבלה תשובה
חיובית בבדיקת ממוגרפיה אכן חולה בסרטן השד?
62
)Confusing P(H|E) with P(E|H
• לאחת מכל 100נשים מעל גיל 40שמגיעה לבדיקת ממוגרפיה יש
סרטן השד .בדיקת הממוגרפיה מגלה רק 80%ממקרי סרטן השד.
ב 9.6% -מהמקרים בהם הנבדקת אינה חולה מתקבלת גם כן
תשובה חיובית .מה הסיכוי שאישה מעל גיל 40שקיבלה תשובה
חיובית בבדיקת ממוגרפיה אכן חולה בסרטן השד?
• P(positive|cancer) = 80%, but what we're interested
!!!in is P(cancer|positive) – this is not the same thing
63
פיתרון לבעיית הפגם המולד
• 0.001מהאוכלוסיה סובלת מהפגם .הבדיקה מדויקת ב100% -
לאנשים שיש להם את הפגם ומדויקת ב 95% -עבור אלו שאין להם
את הפגם .אם בדקנו אקראית אדם ומצאנו שהבדיקה חיובית ,מה
הסיכוי שיש לו את הפגם המולד?
• נגדיר מאורעות:
– – Aלאדם יש את הפגם המולד
– – Bתוצאת בדיקה חיובית
P B | A P A
P B | A P A P B | notA P notA
– P(not A)=0.999
– P(B|not A)=0.05
– P(B|A)=1
64
0 . 01963
P B | A P A
P B
0 . 001
0 . 001 0 . 05 * 0 . 999
הדגמה באקסל
הבעיה – רופאים ממהרים להתוות תרופות על-פי בדיקות כאלה
PA | B
PA | B
אי תלות
• לוטו
• הכפלה ברולטה
65
הגרלות לוטו
• מה עדיף למלא בטופס לוטו?
–1 2 3 4 5 6
– 4 12 33 36 41 44
66
הגרלות לוטו (המשך)
• מה עדיף למלא בטופס לוטו?
–1 2 3 4 5 6
– 4 12 33 36 41 44
• לא ניתן לשפר את סיכוי הזכיה אבל ניתן לשפר את
תוחלת גודל הפרס במקרה של זכיה
– מספרים 1-31יופיעו בסבירות גבוהה יותר בטפסים
– הרצף 1,2,3,4,5,6מופיע בכ 7000 -טפסים בממוצע
בבריטניה
• אם הפרס הגדול הוא 5מיליון:
– עבור הרצף הזוכה 1,2,3,4,5,6נקבל 714פאונד.
– עבור רצף בטווח 32-49נקבל 1.6מליון (בהנחה שיש כ3 -
זוכים)
67
68
איזה רצף יגיע קודם?
• אתה משחק משחק מול חבר .כך אחד מכם בתורו
זורק מטבע עד שיוצא רצף של שנקבע מראש
– הרצף שלךH T H :
– הרצף של החברH T T :
• למי היו נדרשות פחות הטלות בממוצע על-מנת
להגיע לרצף שלו 1000פעמים?
– לך
– לחבר
– אין הבדל בממוצע
69
איזה רצף יגיע קודם? (המשך)
• התשובה הנכונה – לחבר
• ההסבר האינטואיטיבי:
– שני השחקנים צריכים רצף H Tלפני שיגיעו לרצף היעד
– נניח שרצף H Tאכן התרחש
– בנקודה זו יש הסתברות של 50%לכל אחד מהם
להגיע לרצף היעד שלהם
– אבל אם לא הגיעו לרצף היעד אז לך יש כרגע רצף
H T Tולחבר יש רצף H T H
– כלומר החבר נמצא במרחק לפחות שתי הטלות מטבע
מזכיה ,ואתה במרחק של לפחות שלוש הטלות מזכיה
70
משחק ברולטה
בהסתמך על ההנחה שאי אפשר להפסיד כל כך הרבה פעמים אלא אם כן נולדתה במזל נחס,
באחת הפעמים שתזכה תחזיר לעצמך את הכסף בתוספת כפי שאמרנו .אני הייתי יושב
בקזינו ומחכה לטעות פעמיים מבלי לשים כסף ואז הייתי מתחיל להמר כך שבכל מקרה חסכת
לך לטעות ולהפסיד כסף פעמיים .ועכשיו מן ההגיון שזמנך להרויח .או שאם לא הייתי רוצה
לחכות הרבה עד שאני אטעה לעצמי פעמיים שזה בעצם דבר נחמד מאד ומראה על
הפוטנציאל הטמון ברולטה לאותו יום אבל אורך זמן אז אני משחק כל מכה אבל לפי תוצאות
קודמות ברולטה על ידי חישוב סטטיסטי של תוצאות אפשריות בהתאם לתוצאות הקודמות.
לדוגמה :אם יצא ברולטה פעמיים ירוק רצוף אז אני אתחיל להמר על האדום שכן עכשיו אני
מצפה לשינוי מהרצף ולהפך אם בא ירוק ומיד לאחריו אדום אז אני מהמר על הירוק כי עכשיו
אני אצפה לרצף .הסיכויים ברולטה הם כמעט שוים אתה מול הקזינו ושלא כמו במשחקי פיס
שונים שהסיכויים נוטים הרבה יותר לטובתם לכן להביא זכייה יפה בקזינו זה דבר שהוא בר
ביצוע .נניח בשביל לסבר את האוזן שאין ברולטה את המספר אפס המשחק לטובת הקזינו
והסיכויים היו ממש אחד לאחד הסיכויים שלך להפסיד בהימור אחד היו אחד לשתיים.
החישוב הוא פשוט שהרי יכול לבוא או ירוק או אדום אחד מהשניים .אבל מה הסיכוי לטעות
פעמיים? התשובה היא אחד לארבע וזאת מפני שיכולים לבוא ארבעה צירופים בשני מכות
והם אדום ואדום אדום וירוק ירוק וירוק ירוק ואדום .ועדיין למה הסיכוי לטעות הוא אחד לארבע
נניח שיש לך "גב" לשחק חמש מכות ברולטה בשיטת ההכפלה זאת אומרת שאתה יכול
להרשות לעצמך לטעות רק חמש פעמים ונוסיף לזה עוד שני טעויות שבהם לא שיחקת אלא
רק חשבת בדעתך על צבע מסוים שיעלה ומסתבר שאם היית משחק אז היית מפסיד כפי
71
שלמדנו קודם מה הסיכויים שלך להפסיד היו?
משחק ברולטה
בהסתמך על ההנחה שאי אפשר להפסיד כל כך הרבה פעמים אלא אם כן נולדתה במזל נחס,
באחת הפעמים שתזכה תחזיר לעצמך את הכסף בתוספת כפי שאמרנו .אני הייתי יושב
בקזינו ומחכה לטעות פעמיים מבלי לשים כסף ואז הייתי מתחיל להמר כך שבכל מקרה חסכת
לך לטעות ולהפסיד כסף פעמיים .ועכשיו מן ההגיון שזמנך להרויח .או שאם לא הייתי רוצה
לחכות הרבה עד שאני אטעה לעצמי פעמיים שזה בעצם דבר נחמד מאד ומראה על
הפוטנציאל הטמון ברולטה לאותו יום אבל אורך זמן אז אני משחק כל מכה אבל לפי תוצאות
קודמות ברולטה על ידי חישוב סטטיסטי של תוצאות אפשריות בהתאם לתוצאות הקודמות.
לדוגמה :אם יצא ברולטה פעמיים ירוק רצוף אז אני אתחיל להמר על האדום שכן עכשיו אני
מצפה לשינוי מהרצף ולהפך אם בא ירוק ומיד לאחריו אדום אז אני מהמר על הירוק כי עכשיו
אני אצפה לרצף .הסיכויים ברולטה הם כמעט שוים אתה מול הקזינו ושלא כמו במשחקי פיס
שונים שהסיכויים נוטים הרבה יותר לטובתם לכן להביא זכייה יפה בקזינו זה דבר שהוא בר
ביצוע .נניח בשביל לסבר את האוזן שאין ברולטה את המספר אפס המשחק לטובת הקזינו
והסיכויים היו ממש אחד לאחד הסיכויים שלך להפסיד בהימור אחד היו אחד לשתיים.
החישוב הוא פשוט שהרי יכול לבוא או ירוק או אדום אחד מהשניים .אבל מה הסיכוי לטעות
פעמיים? התשובה היא אחד לארבע וזאת מפני שיכולים לבוא ארבעה צירופים בשני מכות
והם אדום ואדום אדום וירוק ירוק וירוק ירוק ואדום .ועדיין למה הסיכוי לטעות הוא אחד לארבע
נניח שיש לך "גב" לשחק חמש מכות ברולטה בשיטת ההכפלה זאת אומרת שאתה יכול
להרשות לעצמך לטעות רק חמש פעמים ונוסיף לזה עוד שני טעויות שבהם לא שיחקת אלא
רק חשבת בדעתך על צבע מסוים שיעלה ומסתבר שאם היית משחק אז היית מפסיד כפי
72
שלמדנו קודם מה הסיכויים שלך להפסיד היו?
דוגמא למשחק
Bet 32
…
זכיה
Bet 16
Bet 8
זכיה
זכיה
Bet 4
זכיה
Bet 2
זכיה
Bet 1
זכיה
זכיה:
64
32
16
8
4
2
השקעה:
63
31
15
7
3
1
)(=2^6-1
)(=2^5-1
)(=2^3-1
)(=2^2-1
)(=2^1-1
רווח:
1
1
1
1
1
1
הסתברות
לרצף הפסדים:
p^6
p^5
p^4
p^3
p^2
p
עבור :p=0.6
0.046
0.08
0.13
0.21
0.36
0.6
73
)(=2^4-1
בעיות בשיטה
• אנחנו חסומים במספר הסבבים שניתן לבצע (קו
אשראי ,מינימום/מקסימום הימור) <בעיה דומה במינוף של
השקעות במטח>
• הרווח שלנו בסופו של דבר הוא 1
פתרונות אפשריים
• להתחיל בהימור קטן יותר ( 1סנט)
• לחזור על ההימור שוב ושוב
74
האומנם נמצאה השיטה לנצח את הקזינו?
פרדוקס סימפסון
• דוגמה:
• רותי ודליה טסו לחופשה בלאס וגאס .כל אחת
הקציבה לעצמה 100דולר להימורים בכל יום .להלן
אחוזי הרווח שלהם בכל יום:
דליה
רותי
רולטה
בלאקג'ק
רולטה
בלקג'ק
יום א'
20%
50%
25%
60%
יום ב'
30%
40%
40%
40%
יום ג'
5%
60%
20%
65%
• מי מהן חזרה הביתה עם יותר כסף?
75
פרדוקס סימפסון (המשך)
• התשובה תלויה בכמה מתוך ה $100 -הימרה כל
אחת מהן בכל אחד מהמשחקים
– שתיהן ( 50:50או כל חלוקה זהה לשתיהן) >-דליה
– רותי 80:20ודליה >- 20:80רותי
76
confirmation bias
• מה אתה רואה בתמונה?
• עד כמה אתה בטוח בכך?
77
confirmation bias
78
confirmation bias
• מה אתה רואה בתמונה?
• האם ההסתברות הסוביקטיבית השתנתה?
• לעיתים אנחנו רואים את המטרה הסופית עוד לפני
שהתחלנו לנתח את הבעיה ,וזה משפיע על
הערכת ההסתברות הסוביקטיבית שלנו
79
ערבוב אקראיות עם הסתברות
• מטבע מוטל 10פעמים ברצף .איזה רצף סביר
יותר שנראה?
–HHTHTHTTHT
–TTTTTTTTTT
• הרצף הראשון נראה יותר "אקראי" מהשני
• ההסתברות לכל אחד מהרצפים היא 1/1024
80
דגימה
• המלצות על מלונות:
• זהו הבסיס ל-
multi-armed bandit
81
המלצות
145
144
143
142
142
141
141
140
140
140
139
138
136
136
136
134
133
131
131
130
130
128
120
116
מלון
49
45
46
1
18
22
26
4
14
29
39
8
5
17
34
3
24
36
37
15
21
16
13
20
המלצות
175
164
163
158
158
158
155
155
155
153
151
151
150
149
149
148
147
147
147
146
146
146
145
145
מלון
38
43
44
25
31
47
11
23
48
40
7
30
6
9
33
19
10
12
32
2
27
42
28
35
השפעות מנוגדות
• מתי יש יותר סיכוי להיפגע מתאונת דרכים?
– בקיץ ,כשתנאי הנהיגה נוחים יותר
– בחורף ,כשתנאי הנהיגה קשים יותר?
• מתי עדיף ללכת לדיסנילנד?
– בoffseason -
– בעונה
• מתי נחכה יותר זמן בקופה בסופר?
– בלילה ,כשיש מעט אנשים
– ביום ,כשיש הרבה אנשים
82
More Golden balls movies
83