При традиционном способе написания вероятностей их величины находятся между 0 и 1. Монета может выпасть орлом с вероятностью 0.5; синоптик может присвоить вероятность 0.9 тому, что завтра пойдет дождь.
Но это не единственный способ записи вероятностей. Вероятности можно, например, преобразовывать в шансы с помощью формулы O = (P / (1-P)). Так, вероятность 50% превратится в шансы 0.5/0.5, или 1, обычно записываемые как 1:1, в то время как вероятность 0.9 превратится в шансы 0.9/0.1, или 9, обычно записываемые как 9:1. Чтобы сделать обратное преобразование, нужно использовать формулу P = (O / (1+O)), и это превращение полностью обратимо и является изоморфным - вычисление величины вероятности возможно двумя обратимыми способами. Ввиду изоморфности вероятностей и шансов выбирать удобный способ можно на свое усмотрение.
Шансы, например, удобнее использовать при выполнении Байесианских обновлений. Представим, что я бросаю шестигранный кубик: если выпадает любая сторона, кроме 1, существует 10%-ный шанс услышать звонок, а если выпадает сторона 1, шанс услышать звонок становится 20%. Я бросаю кубик и слышу звонок. Каковы шансы на то, что выпала сторона 1? Априорные шансы - 1:5 (что соответствует числу 1/5 = 0.2), а отношение правдоподобия - 0.2:0.1 (что соответствует числу 2), и можно просто перемножить эти два числа и получить апостериорные шансы 2:5 (что соответствует числу 2/5 или 0.4). Затем, если мне нужно, я перевожу все это обратно в вероятности и получаю (0.4/1.4) = 2/7 = ~29%.
Итак, с шансами удобнее работать при Байесианских обновлениях - если использовать вероятности, придется применять теорему Байеса в ее более сложном виде. Но вероятности удобнее для вопросов вроде «Если я брошу шестигранный кубик, каковы шансы увидеть число от 1 до 4?» Можно сложить все вероятности величиной 1/6 для каждой стороны и получить 4/6, но нельзя сложить отношение шансов 0.2 для каждой стороны и получить отношение шансов 0.8.
Зачем я обо всем этом говорю? Чтобы показать, что «отношение шансов» - такой же разрешенный способ перевода неопределенности в реальные числа, как и «вероятности». Отношения шансов более удобны для одних операций, вероятности - для других. Знаменитое доказательство, называемое теоремой Кокса (плюс некоторые ее дополнения и усовершенствования), демонстрирует, что все способы выражения неопределенности, которые имеют разумные ограничения, в итоге оказываются друг другу изоморфны.
Почему важно то, что отношения шансов разрешены так же, как и вероятности? Вероятности в своем обычном виде записываются в виде чисел от 0 до 1, и оба крайних числа - 0 и 1 - кажутся вполне достижимыми величинами: можно легко встретить 1 зебру или 0 единорогов. Но при переводе вероятностей в шансы 0 остается 0, однако 1 превращается в положительную бесконечность. В этом случае абсолютная истина не кажется настолько легкодостижимой.
Форма, в которой Байесианские обновления делать даже удобнее - логарифмы отношения шансов; это тот способ, которым советовал думать о вероятностях Э. Т. Джейнс. Например, априорная вероятность утверждения равна 0.0001 - это соответствует логарифму отношения шансов величиной около -40 децибел. Затем вы видите свидетельство, которое кажется в 100 раз более правдоподобным в случае истинности этого утверждения, чем в случае его ложности. Это 20 децибел свидетельств. Теперь апостериорный логарифм отношения шансов равен примерно -40 дБ + 20 дБ = -20 дБ, что равно апостериорной вероятности около 0.01.
При переводе вероятностей в логарифмы отношения шансов 0 превращается в отрицательную бесконечность, а 1 - в положительную. Теперь и бесконечная определенность, и бесконечная невероятность кажутся еще более недостижимыми.
При использовании вероятностей величины 0.9999 и 0.99999 кажутся отличающимися всего на 0.00009, а 0.502 находится гораздо дальше от 0.503, чем 0.9999 - от 0.99999. Чтобы получить вероятность 1 из вероятности 0.99999, кажется, что надо преодолеть дистанцию всего лишь в 0.00001.
Но если перевести вероятности в отношения шансов, 0.502 и 0.503 становятся 1.008 и 1.012, а 0.9999 и 0.99999 превращаются в 9,999 и 99,999. А если перевести их в логарифмы отношения шансов, 0.502 и 0.503 превращаются в 0.03 и 0.05 децибел, а 0.9999 и 0.99999 становятся 40 и 50 децибелами.
При работе с логарифмами отношения шансов разница между двумя величинами неопределенности равна количеству свидетельств, которые нужны при переходе от одной величины к другой. Таким образом, логарифмы отношения шансов предоставляют удобный способ нахождения величины в пространстве степеней уверенности.
Использование логарифмов отношения шансов позволяет увидеть, что достижение бесконечной определенности требует бесконечно сильного свидетельства, также как и достижение бесконечной абсурдности требует бесконечно сильного контрсвидетельства.