Bayesian

修正的睡美人悖論

  • March 28, 2020

考慮以下經典問題:

一些研究人員想讓睡美人在星期天睡覺。根據公平硬幣的秘密拋擲,他們將在周一(正面)或兩次(第一次在周一,然後在周二再次)(反面)短暫喚醒她。每次醒來後,他們都會用一種讓她忘記醒來的藥物讓她重新入睡,最後她將在周三被喚醒,沒有任何問題被問到,實驗將結束。當她醒來時(週三之前——她會被告知是周三之前,但不是周一還是周二),睡美人應該在多大程度上相信拋硬幣的結果是正面?

之前的帖子中(我借用並稍微修改了引文),whuber 令人信服地辯稱,上述問題是模棱兩可的,並給出了答案: $ \frac{1}{3} $ 要么 $ \frac{1}{2} $ , 和 $ \frac{1}{3} $ 成為更有趣的答案。我建議在嘗試回复這篇文章之前閱讀 whuber 的回复。

現在考慮以下修改,從2015 年的博客文章中藉用:

週日睡覺前,睡美人以 3:2 的賠率打賭,硬幣會正面朝上。(這在正面概率為 1/2 時對她有利,而在正面概率為 1/3 時對她不利)。她被告知,只要她醒來,她就有機會取消任何未完成的投注。後來她發現自己醒了,問她是否想取消任何未完成的賭注。她應該說是還是不是?(假設她無法獲得任何外部隨機性來幫助她選擇)。她的最佳答案是否與“1/3 的硬幣正面朝上的信念”相符?

修改版的問題是因為硬幣是公平的,所以下注的期望值應該是 $ 3 \cdot \frac{1}{2} - 2 \cdot \frac{1}{2} > 0 $ . 但是當睡美人被喚醒時,根據 whbuer 的推理,她分配了一個概率 $ \frac{1}{3} $ 考慮到她是那個被喚醒的人,硬幣即將出現正面。在這種情況下,期望值為 $ 3 \cdot \frac{1}{3} - 2 \cdot \frac{2}{3} < 0 $ ,所以她應該取消賭注。然而,從直覺上看,賭注似乎沒有任何改變。

在上面鏈接的博客文章中,睡美人的理由是,雖然她根據在星期三之前被喚醒而分配給硬幣正面朝上的概率是 $ \frac{1}{3} $ , 在星期三她將經歷在星期三醒來的事件, 在這一點上, 在星期三醒來的正面朝上的概率將為 $ \frac{1}{2} $ ,所以她將賭注推遲到以後。

然而,既然睡美人早已經知道她最終會在周三醒來,那麼這個論點是不是意味著最初的睡美人悖論的答案應該“道德上”是 $ \frac{1}{2} $ 而不是 $ \frac{1}{3} $ ? 你如何解決睡美人不應該取消賭注的直覺感覺和 whuber 對正面概率的推理之間的衝突,因為她是那個被喚醒的人 $ \frac{1}{3} $ ? 睡美人應該取消她的賭注嗎?

這種思路沒有考慮到這樣一個事實,即如果是反面並且她在周一取消了賭注,那麼在周二再次取消賭注將無濟於事。週二取消投注的好處取決於她週一做了什麼。從睡美人的角度來看,當她醒來時,她應該在想“如果我取消賭注,從賭注的基線情景來看,我的預期收益是多少?” 換句話說,取消賭注和不取消賭注之間的預期差異是什麼?(當然,這只是下注 EV 的負數,因為不下注的價值只是零。)

那麼讓我們來看看這三種情況:

*案例 1 - 星期一正面:*如果她取消賭注,她會輸 3

*案例 2 - 星期一尾巴:*如果她取消賭注,她將獲得 2

*案例 3 - 星期二的尾巴:*如果她取消了賭注,並且她沒有在星期一取消賭注,她將獲得 2。如果她取消了賭注,但她已經在星期一取消了賭注,那麼什麼都不會改變。

為了確定取消投注行動的預期收益,我們必須知道她在周二取消投注的情況下週一取消投注的概率,因為她從周二“取消投注”行動中獲得的收益取決於此。然而,這個問題並沒有足夠具體地告訴我們。

我們可以做一個簡化的假設。讓我們假設她每次都做同樣的事情,也就是說,她選擇了一個策略“如果我醒來就這樣做”。因此,如果她在星期二取消了賭注,那麼她必然在星期一取消了賭注。因此,她在周二取消賭注的基線收益為零。那麼她取消賭注的預期收益是 $ -3 \cdot \frac{1}{3} + 2 \cdot \frac{1}{3} + 0 \cdot \frac{1}{3} = -\frac{1}{3}. $

這與天真的方法形成對比,在這種方法中,週二取消賭注的預期收益等於週一在反面擲骰時的收益,在這種情況下,計算是(錯誤地) $ -3 \cdot \frac{1}{3} + 2 \cdot \frac{1}{3} + 2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{1}{3}. $ 請注意,這只是您所寫的從第三者的角度來看下注的 EV 的否定。取消賭注的預期收益是賭注預期值的負數。但是,這種預期收益天真地忽略了這樣一個事實,即如果您在周一取消,週二取消將無濟於事。當你不忽略這一點時,正如我上面所展示的,取消賭注的預期收益是負的。

因此,即使從第三者的角度來看,她也不應該取消賭注。

引用自:https://stats.stackexchange.com/questions/456148

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