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数学知识体系

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⌕2026/8/31
概念

计算方法

MCMC(Metropolis-Hastings、Gibbs)采样近似后验,变分推断用优化近似后验,是贝叶斯计算的现代工具。

所属主题:数理统计 ↗
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当前概念

计算方法数理统计

01定义

高维后验无闭式解时,计算登场:MCMC(Metropolis-Hastings、Gibbs)构造以后验为平稳分布的马尔可夫链来采样,变分推断则把采样问题化为优化问题。贝叶斯的深度取决于计算的能力。
目标后验 p(θ|x) MCMC 轨迹:峰顶多留、山脚少留 接受率 α = min(1, 目标比):MH 算法的详细平衡 变分推断:min KL(q‖p) —— 用优化逼近采样
MCMC 链按后验概率分配访问频率

02核心要点

01

MH 与 Gibbs

Metropolis-Hastings 用接受-拒绝保证细致平衡,链的平稳分布即后验;Gibbs 逐坐标条件采样——混合与收敛诊断(R^\hat R、有效样本量)是实操关键。

02

变分推断

在参数族 qλq_\lambda 中最小化 KL(q∥p)\mathrm{KL}(q\|p):ELBO 是可微下界,随机梯度可扩展到百万级数据——快但偏,与 MCMC 互补。

03

现代前沿

HMC/NUTS(梯度哈密顿动力学)是 Stan 的引擎;归一化流与扩散模型开始承担后验采样任务——贝叶斯计算与生成模型合流。

03关键公式

α(x,y)=min⁡ ⁣(1,p(y)q(x∣y)p(x)q(y∣x))\alpha(x,y)=\min\!\Big(1,\frac{p(y)q(x\mid y)}{p(x)q(y\mid x)}\Big)

04历史沿革

Metropolis 等 1953 年发明算法研究统计物理;Hastings 1970 年推广;Geman-Geman 1984 年 Gibbs;Jordan 等 1999 年系统化变分推断。

05应用与延伸

层级模型与广义混合模型、Stan/PyMC 等概率编程框架、深度学习贝叶斯神经网络、天体物理的参数推断(引力波信号)。

06交互演示

Bootstrap:重采样得到抽样分布增大 B:均值直方图逼近正态,标准误 = 分布的标准差

07相关概念