袁嵐峰:我看到您關于SMC(序貫蒙特卡洛)的工作,既有對算法的設計,也有一些是對于算法數學性質的證明。請問這兩類工作之間是什么關系?如果一個人想成為統計學家,他應該如何培養自己在這兩方面的能力?
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劉軍:我借用一個大家(常說)的話:對于一個準確問題的近似答案,要比對一個近似問題非常精準的答案,要好很多倍。
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意思就是說,更著重于對問題本身的方法解決,證明可能是一種搭配式的。我可能對里面的一些數學的結構,或者一些數學的特性,我會非常感興趣。但有時候為了證明而證明,我其實并沒有很大興趣。
袁嵐峰:所以這么說的話,最重要的是設計算法的能力,是吧?
劉軍:設計算法本身,其實包含了很多因素:一個是對計算的了解,一個是對數學結構的了解。其實你算法設計差不多的話,有時候哪怕不能證明,不能從數學上嚴格地證明,你可以從各種方式來襯托出它可能還可以。所以在統計上來講,我覺得方法性的東西,或者說思想架構上的東西,其實影響更深遠,而且貢獻更大。
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現在我去讀很多關于大模型、人工智能的文章或者工作等等,我對那些非常感興趣:在什么情況下,它能真的成功?比如說我們最近在研究transformer(一種深度學習模型),為什么transformer能做,而我們以前比如說統計里面的很多時間空間模型做不到?
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深度學習網絡,我覺得它更是對人的認知的一個沖擊,而不是具體技術上的。以前全迷信Occam's razor(奧卡姆剃刀原則),科學,所有人都是要簡單的。其實是我們混淆了兩件事:科學的理解越簡單越好,F = ma;但是somehow(不知何故)咱們就把這個擴展到未知情況下做模型預測、做模型建模的時候,也是越簡單越好。這兩個是不等價的。這個其實對人的沖擊,就是說你可以非常復雜的模型,但還是能fit(擬合)得挺好,還是能預測得很好。這一點其實是非常反直覺的。
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袁嵐峰:是的,它一開始應該給很多人造成一個,至少是美感上的一個沖擊。
劉軍:我覺得這是一個巨大的沖擊。這個我覺得是完全把我們從box(固有思維)里面打出來了。我覺得這點很重要。
至于它真正起什么效果,我覺得都是這個的consequence(結果)。一旦突破了那個維度之后,你忽然發現它有一些很神奇的效果。概念上突破,才導致這些神奇的現象。概念上能有幾億個參數,而且能夠比那個數據量多幾十倍,但是你做出來它的預測效果是非常好,這一點是沒有想過的。所以我們就在把這個東西拆開了,真正去理解它每一小步在做什么事情。現在我們在做這個工作。
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如何預測臺風的移動?如何為無人機導航?如何尋找生物DNA堿基對中潛藏的關鍵信息?如何填充取樣調查時缺失的數據?許多看似紛繁復雜的問題,其實都歸結到需要設計高效的統計算法。
從兩百多年前的高斯到一百多年前的皮爾遜、到近一百年前的費舍爾等人再到現在,統計算法一直是一個蓬勃發展的領域。我們上一期訪問的美國科學院院士、清華大學統計與數據科學系主任、興華卓越講席教授劉軍博士,正是一位當代的統計算法大師。他發展的序貫蒙特卡洛、粒子濾波、吉布斯保守串取樣和指針等方法,已經在許多領域創造了奇跡。
工欲善其事,必先利其器。在許多領域背后,統計學家是設計“器”的人。讓我們再來深入了解劉軍老師的創造。
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《錨點》節目中國科學技術大學科技傳播系副主任袁嵐峰對話清華大學統計與數據科學系劉軍教授,東方衛視2026年3月25日播出。本片為精彩片段,25分鐘的全片可見于上海廣播電視臺“看看新聞”網站(https://www.kankanews.com/detail/Nk2l4PBar2b)、app以及視頻號。
■錨點節目在嗶哩嗶哩上線了!
2025年1月1日,我和上海廣播電視臺合作的科學家對話節目《錨點》在東方衛視開播,每周三22:00播出。經常有朋友問全片回放在哪里看,以前唯一可看的地方是上海廣播電視臺的“看看新聞”網站,在其中搜“錨點”就可以看到。從11月5日開始,錨點節目在嗶哩嗶哩上線了!歡迎大家關注新開的“東方衛視錨點”賬號,歡迎大家在B站觀看錨點全片,在“東方衛視錨點”賬號或者我的賬號“袁嵐峰”或者B站紀錄片頻道都可以看到。真科學,真對話,歡迎大家來到錨點!
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■ 作者簡介
袁嵐峰
中國科學技術大學科技傳播系副主任
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心副研究員
科技與戰略風云學會會長
風云之聲
科學 · 愛國· 價值
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