大数据与统计学

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1、大数据与统计学浙江工商大学李金昌引言作为归纳分析的科学，统计学可以从亚里士多德的“城邦政情”算起，但作为一门数据分析的科学则应从配第的《政治算术》算起。300多年来，统计学围绕如何收集、整理和分析数据这一主线而发展，构建起了庞大、多元、融合的应用方法体系，帮助解决了各个领域大量复杂的现实问题。统计学的发展，是根据数据的型态和问题的本质来改变的，不是因为我们会做他背后的数学而发展的。不要因为(统计的)问题困难而去做它；也不要因为它难而不做。(贺吉士J.L.Hodges,1922-2000)R.C.Rao：统计的分析形式随时代的推移而变化着，但是“从数据中提取一切信息

2、”或者“归纳和揭示”作为统计分析的目的却一直没有改变。大数据时代的来临，迫使统计学站在一个新的起点上。1998年，《科学》杂志刊登的一篇介绍计算机软件HiQ的文章《大数据的处理程序》中第一次正式使用了大数据（bigdata）一词。2008年9月《自然》杂志出版“bigdata”专刊。最近几年，关于大数据的文献迅速增加，但绝大多数出于计算机领域的学者之手，较少有基于统计学视角的深度学术讨论。一、对大数据的认识最早与大数据概念有关的学科：天文学、气象学和基因学，一开始就依赖于海量数据分析方法。但从现代意义上看，大数据可以说是计算机与互联网相结合的产物，前者实现了数据的

3、数字化，后者实现了数据的网络化。大数据的本意是，所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。4V特点：Volume、Velocity、Variety、Value。大数据自古有之？人类曾经开展过的人口普查、产业普查等数据，是否属于大数据？在计算机技术与网络化未得到充分发展以前，人们自然难以联想出大数据这个概念。从统计学的角度看，大数据不是主要基于人工设计而获得有限、固定、不连续、不可扩充的结构型数据，而是主要基于现代信息技术与工具自动记录、储存、能连续扩充、大大超出传统统计记录与储存

4、能力的一切类型的数据，最大特征是数字化基础上的数据化。一定程度上看，大数据并不是一个严格的概念，而是一个比喻式的称呼。（一）如何理解大数据的“大”一是“全体”的意思，即大数据就是全体数据，并且数据量必须达到一定的规模。二是“可扩充”的意思，即大数据就是可以不断扩充容量的数据，任何数据一旦发生就可以被记录、被吸收。三是“有待挖掘”的意思，即大数据就是有待挖掘的数据。大数据可能包含着丰富的、具有大价值的信息，但被超大量的数据所掩盖、所分散而导致价值密度低，只有挖掘才能发现。（二）如何理解大数据的“数据”历史告诉我们，数据的含义是随着人类认识社会与自然现象的视野的变化、

5、以及认识能力与技术水平的提升而改变的，经历了从传统运算型数据到现代数字化数据的变化过程。把一切信息都看成数据是当今社会的一个特征，是一个自然进化的结果。大数据中的数据其实就是一切可以通过数字化手段记录的信息。大数据除了结构型数据与非结构型数据的分类外，还可作以下分类：如果从大数据产生的途径或渠道来看，大数据可以分为社交网络数据、人机交换数据和感应数据（机器数据）。如果从功能上看，大数据可以分为交易型数据、流程型数据和交互型数据。需要特别指出的是，网络数据在大数据中占有特殊的份量，又可分为自媒体数据、日志数据和富媒体数据三类。从时间维度上，还可以把网络大数据分为以用

6、户数据、日志数据为代表的历史数据，以及以视频监控数据和流媒体数据等为代表的流式数据，其中历史数据蕴含着大量有价值的信息。基于数据的分类，储存数据与管理的方式——数据库也有两种类型：关系型数据库（SQL接口）和非关系型数据库（NOSQL接口）。（三）大数据是不是好数据？首先，大数据不会自动产生好的分析结果，不会自动把隐藏其中的秘密呈现出来，如果数据不完整、取舍不当或遭受破坏，那么就会产生错误的结论。其次，大数据是动态的，具有阶段性特征，同样的关联词在不同时段可能具有不同的含义，围绕关联词的话题会随着时间的推移而会发生某些偏离，从而导致有偏的结论。第三，对于我们所关心

7、的研究主题，可能会受到大量没有实际意义、实际内容甚至虚假信息的干扰，让我们面对一堆数据无从下手，大数据变成了大迷惑，甚至变成了大错误。第四，大数据中有很多小数据问题，这些问题并不会随着数据的增加而消失，反而可能更严重。二、数据的变化与统计分析方法的发展（一）数据的变化回顾历史可以发现，数据的变化与统计分析方法的发展呈现高度吻合的关系。有一种观点认为，数据的变化过程可以分为三大阶段：数据的产生、科学数据的形成和大数据的诞生。数据的产生：数的产生基于以下三个要素，一是数，二是量，三是计量单位。数起源于人类祖先对“多”或“少”的认识，阿拉伯数字的产生实现了数的抽象性和可

8、计算性。数