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Bayesiano vs. Frequentista: Entendendo Duas Abordagens Estatísticas

Uma olhada nos métodos Bayesianos e Frequentistas em estatística.

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Índice

Estatística é um campo que ajuda a gente a entender dados. Duas abordagens principais são usadas: métodos Bayesianos e Frequentistas. Ambas as abordagens têm seu valor, mas podem levar a interpretações diferentes dos resultados. Entender esses métodos pode ajudar as pessoas a tomarem decisões melhores baseadas em dados.

O que são Métodos Bayesianos e Frequentistas?

A abordagem Frequentista foca na ideia de frequência a longo prazo. Ela olha pra quão prováveis são certos resultados se uma hipótese específica for verdadeira. Por exemplo, se você estivesse jogando uma moeda, o Frequentista diria que, se a moeda for justa, você deve obter cara cerca de metade das vezes após muitos lançamentos.

Já a abordagem Bayesiana envolve atualizar nossas crenças com base em novas evidências. Ela usa conhecimento prévio junto com novos dados pra encontrar a probabilidade de uma hipótese ser verdadeira. Por exemplo, se você acredita que uma moeda é justa, mas jogá-la várias vezes e sair cara toda vez, você pode ajustar sua crença sobre a moeda ser justa.

O Desafio da Interpretação

Interpretar resultados dessas duas maneiras pode ser complicado. O foco principal do Frequentista é o p-valor, que te diz quão provável seria ver os resultados observados se a hipótese nula fosse verdadeira. A abordagem Bayesiana te dá uma maneira diferente de olhar para a evidência, usando probabilidades anteriores e atualizações com base em novos dados.

Conectando as Ideias

Pesquisadores têm tentado encontrar um meio-termo entre esses dois métodos. Eles querem conectar a ideia de p-valores do lado Frequentista com as probabilidades do lado Bayesiano. Essa conexão pode ajudar a esclarecer resultados e torná-los mais entendíveis.

O P-Valor Explicado

Um p-valor é um número que te ajuda a entender se os dados observados são surpreendentes, assumindo que a hipótese nula está correta. Um p-valor pequeno (por exemplo, menos de 0,05) indica que os dados observados seriam bem raros se a hipótese nula fosse verdadeira, sugerindo que você poderia querer rejeitá-la. Mas isso não te diz quão provável a hipótese é de ser verdadeira ou falsa.

Probabilidade Bayesiana

Em contraste, a probabilidade Bayesiana é mais dinâmica. Ela começa com uma crença prévia (probabilidade prévia) sobre uma hipótese. Quando novos dados aparecem, a crença é atualizada pra refletir essa nova informação. O resultado é uma probabilidade posterior que combina tanto a crença anterior quanto os novos dados.

A Proposição da Extremidade

Uma das maneiras de comparar os dois métodos é através do que é chamado de proposição da extremidade. Isso vê se o valor medido é pelo menos tão extremo quanto o valor obtido. Essa perspectiva permite que analistas Bayesianos façam perguntas semelhantes às levantadas dentro do framework Frequentista, mesmo se mantendo fiéis aos princípios Bayesianos.

Testes Unilaterais e Bilaterais

Testes unilaterais olham se uma medição é significativamente maior ou menor que um limite, enquanto testes bilaterais avaliam se é significativamente diferente em qualquer direção. Entender as definições de extremidade nesses contextos é essencial pra interpretar resultados corretamente.

Testes de Limite

Em muitos cenários do mundo real, a gente quer saber se uma certa medição ultrapassa um limite específico. Por exemplo, checar se a concentração de uma substância química nociva na água está acima de um nível seguro é um teste de limite. Aqui, o foco é saber se a medição indica um risco, em vez de seu valor exato.

Unindo Ideias Bayesiana e Frequentista

Considerando o p-valor à luz da proposição da extremidade, a gente pode escrever a probabilidade posterior de uma maneira que incorpora tanto ideias Bayesiana quanto Frequentista. Esse processo permite que pesquisadores entendam melhor as implicações dos dados enquanto utilizam ambas as metodologias.

Vantagens e Desvantagens

Cada abordagem tem seus prós e contras. Métodos Frequentistas podem ser vistos como objetivos, já que eles se baseiam apenas em dados empíricos sem pré-concepções subjetivas. Mas, eles podem ser limitantes, pois não fornecem avaliações diretas de probabilidade para hipóteses.

Métodos Bayesianos, embora potencialmente mais informativos, dependem da escolha de probabilidades anteriores, que podem introduzir subjetividade. Essa subjetividade pode levar a conclusões diferentes se pesquisadores escolherem priors diferentes baseados em crenças ou experiências pessoais.

Aplicações no Mundo Real

Ambas as abordagens são amplamente usadas em várias áreas, incluindo medicina, economia e ciências sociais. Por exemplo, em ensaios clínicos, métodos Frequentistas podem ser preferidos pra avaliar se um novo remédio é mais eficaz que um existente. No entanto, métodos Bayesianos podem ser úteis na atualização de diretrizes de tratamento com base em evidências acumuladas.

Conclusão

Entender as diferenças entre métodos Bayesianos e Frequentistas é crucial pra tomar decisões informadas baseadas em dados. Embora possam parecer opostos, vale a pena encontrar conexões entre eles. Explorando essas conexões, pesquisadores podem melhorar sua capacidade de interpretar dados e tirar conclusões significativas.

O Futuro da Estatística

À medida que o campo da estatística evolui, a integração de métodos Bayesianos e Frequentistas pode se tornar mais comum. Pesquisadores continuam buscando maneiras de aplicar ambas as abordagens de forma eficaz, reconhecendo os pontos fortes e fracos de cada uma. O objetivo é melhorar a clareza, comunicação e entendimento no uso da análise estatística em várias disciplinas.

Fonte original

Título: Bayesian questions with frequentist answers

Resumo: The two statistical methods, namely the frequentist and the Bayesian methods, are both commonly used for probabilistic inference in many scientific situations. However, it is not straightforward to interpret the result of one approach in terms of the concepts of the other. In this paper we explore the possibility of finding a Bayesian significance for the frequentist's main object of interest, the $p$-value, which is the probability assigned to the proposition -- which we call the {\it extremity proposition} -- that a measurement will result in a value that is at least as extreme as the value that was actually obtained. To make contact with the frequentist language, the Bayesian can choose to update probabilities based on the {\it extremity proposition}, which is weaker than the standard Bayesian update proposition, which uses the actual observed value. We then show that the posterior probability (or probability density) of a theory is equal to the prior probability (or probability density) multiplied by the ratio of the $p$-value for the data obtained, given that theory, to the mean $p$-value -- averaged over all theories weighted by their prior probabilities. Thus, we provide frequentist answers to Bayesian questions. Our result is generic -- it does not rely on restrictive assumptions about the situation under consideration or specific properties of the likelihoods or the priors.

Autores: Alan H. Guth, Mohammad Hossein Namjoo

Última atualização: 2023-08-30 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.16252

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.16252

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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