数理逻辑与统计学有多大关系?

机器算法验证 逻辑
2022-03-19 15:01:59
  1. 也就是说,统计学教授在多大程度上研究了数理逻辑(以下简称“ML”)?

  2. 统计学在多大程度上使用机器学习?ML 的相关性如何?

我指的不是证明的转换或介绍,例如证明逻辑介绍、数学结构和证明的介绍、 数学不是旁观运动证明的基本要素

我指的是 Hils 和 Loeser 的《A First Journey Through Logic》等书中数学逻辑

这本书首先介绍了朴素集合论,这是数学家每天都在使用的集合论。随后的每一章都介绍了数理逻辑的主要领域之一:一阶逻辑和形式证明、模型理论、递归理论、哥德尔不完备定理,最后是公理集合论。

奇斯韦尔和霍奇斯的数学逻辑

除了实例之外,读者还可以了解哪些可以计算,哪些不能计算;例如,可以机械地测试证明给定序列的推导的正确性,但没有通用的机械测试来证明是否存在证明给定序列的推导。假设 Matiyasevich 的定理描述了可计算的可枚举关系,在可选的最后一章中严格证明了不可判定性结果。提供了相关逻辑的充分性和完整性证明的严格证明,并特别注意所涉及的语言。可选部分讨论一阶理论对数学结构的分类;所需的基数理论是从零开始发展起来的。

和 Walicki 的数理逻辑导论

从集合论、归纳和可计算性的基础开始,它涵盖了命题和一阶逻辑——它们的语法、推理系统和语义。给出了 Hilbert 和 Gentzen 系统的稳健性和完整性结果,以及简单的可判定性论证。各种概念和技术的普遍适用性通过强调它们在不同上下文中的一致重用来证明。

4个回答

您可以从数学逻辑中推导出贝叶斯统计。在逻辑中查看其公理化

考克斯,RT (1961)。可能推理的代数。马里兰州巴尔的摩:约翰霍普金斯大学出版社。

我无法回答需要多少统计学教授来深入研究逻辑。

您可以在以下位置找到它的扩展名

Edwin Thompson Jaynes,概率论:科学的逻辑,剑桥大学出版社(2003 年)。

你也可以学习任何关于决策理论的知识,然后你又回到了数学逻辑与效用函数的结合。

回答这个问题需要一定程度的概括,这可能会掩盖人们成为统计学教授的不同途径。在这里,我将根据我对自己的导师和同事成为统计学教授的途径的观察,给出一些广泛的概括。


在我的观察中,大多数(但不是全部)从事理论材料工作的统计学教授直接来自数学背景。大多数人都完成了数学本科学位,这激起了他们对概率和统计学的兴趣,从而导致了统计学的研究生工作。对于具有这种背景的教授,他们学习了本科数学学位范围内的所有内容,包括接触朴素集合论、公理化集合论和数学基础。这通常是他们之前在本科/研究生学位期间学习过的东西,但他们在职业生涯中继续在这个领域工作并不常见,因此他们通常对这种材料相当生疏。

其他统计学教授来自应用科学背景,本科学位在某些领域使用统计学但不涉及更深入的数学研究(例如,经济学、精算学、金融学、心理学等)。对于这些人来说,在开始读统计学的研究生时,他们通常会碰到一些数学墙,他们必须学习很多本科时没有的数学材料。这通常包括学习测度论和集合论,以及比应用科学学位更深入地学习实际分析。通常不需要对数学基础进行更深入的学习,但人们出于好奇而涉足的情况并不少见。

就理论统计工作所需的数学知识深度而言,大部分情况下,对逻辑和证明有扎实的理解就足够了(这样你就可以形成定理并证明它们),并且对实分析与测度论。这足以理解概率论的基础,这是大多数统计理论工作的起点。很少需要数学基础知识——通常认为我们可以在集合(例如,Borel 集合)的 sigma 域上形成概率度量并从那里开始就足够了。更深层次的基础问题留给在该领域工作的逻辑学家和数学家。

最后,值得注意的是,概率论者和统计学家经常认为自己与逻辑学家有些相似,因为概率论可以被视为命题(真-假)逻辑的“扩展”。对于贝叶斯统计学家来说尤其如此,他们经常认为他们的工作仅仅是归纳逻辑,以数学形式作为命题逻辑的延伸。

有趣的问题,是否有可能找到一些参考资料?参见例如Deborah Mayo 是否反驳了 Birnbaum 的似然原理证明? 一篇关于 D Mayo 声称驳斥似然原理的帖子,似乎进入了数学逻辑中研究的一些微妙之处的讨论。

可能很有趣:数学逻辑和统计或随机思维方式:一种教育观点
绑架?扣除?就职?是否存在探索性数据分析的逻辑?.

实际上,更改谷歌学者中的搜索词以"formal logic" machine learning 提供更多看起来更有趣的点击,这可能只是在暗示一些事情......

数学逻辑和公理集合论是更深层次的“较低”层(或者您也可以称其为“背景”)。您不一定需要研究它们才能成为一名优秀的统计学家。您甚至会在不知情的情况下应用它们。但是一旦你深入研究它们,你就会意识到它们实际上是所有当前科学所立足的基石(嗯,数学站在它们之上,而当前科学站在数学之上)。这些学科将科学家认为如此“显而易见”和“自然”的事物(即公理)形式化,以至于他们甚至都没有考虑它们。

我建议与计算机世界进行类比——如果统计学是一个应用程序、一个程序,那么数学逻辑和集合论将象征着操作系统。您可以在不了解操作系统的情况下愉快地使用统计信息。

人们可能会这样想象:

在此处输入图像描述

蓝色框实际上是这些基本的基石层,大多数使用应用统计和数学的人不需要。橙色框是建立在下面的层上的应用学科,就好像它们是公理一样。当然,这只是一个不完美的草图,人们可能会讨论,例如数学分析是否不应该出现在蓝色层中,并且除了算术之外还应该存在......而且橙色框可能会形成一个网络而不是独立的框...所以不要太认真:-) 它只是给你一个想法。

所以,总结一下你的问题:

  1. 统计学教授不需要学习数理逻辑,可能第一学期的基础知识,甚至没有必要。我认识很多优秀的统计学家,他们没有研究过数理逻辑的背景。

  2. 统计学家和统计学家在不知不觉中使用机器学习。它是每个公式、每个语句的基础、“运行”系统。它是所有科学学科的基本基石。但是,它们充当“下层”,您无需深入研究即可成为出色的统计学家。