【人物專訪44】與不確定性共舞,統計學理論與應用的來回對話——專訪臺大統數所丘政民教授

發表者 SPEC科學推展中心

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採訪 / 何郁庭 (科學推展中心執行編輯).撰稿 / 鄭懋奇 (科學推展中心特約編輯)

審訂 / 丘政民 (國立臺灣大學統計與數據科學研究所 教授兼所長)

 


 

在臺大統計與數據科學研究所所長的丘政民教授眼中,萬物皆有律動。從早晨尖峰時段穿梭的車流,到醫療儀器上的生理波形,甚至是橫跨數十載的人口變化,這些看似紛亂無章的現象,對他來說都有跡可循。統計的目的之一,是歸納線索、預測趨勢,如同在變動之中尋得恆常真理,並在隨機的不確定性中看清事物的本質。數據與時間的曲線反映了世界;統計,其實一直與日常相連。

 

不只抓數字,統計有回應問題的能力

在我們的日常生活中,統計的應用其實隨處可見。舉例來說,和每個人息息相關的「交通」,就是主題之一。某些路段在特定時間會限流,這類決策的背後,往往離不開統計分析。透過開放的監測資料,並結合函數型數據分析等統計方法,便能夠更清楚地辨識不同地點與時段的車流變化,作為管理與調控的參考依據。

一樣是統計,研究方法、應用領域卻可能差很多。目前專精於函數型數據分析,並發展具統計理論基礎的非監督式學習方法的丘教授,早期並不是這麼理論派,他說自己是因為在研究過程中遇見許多問題,無法以傳統統計方法處理,才開始思考:「怎麼回應挑戰?」發現最好的方法,出自理論和應用的來回對話。在統計應用上碰見的問題會引出新的需求,統計學理論則可以提供理解的基礎,正是在這樣的往返之中,他逐漸確立了自己關注的研究方向。

 

模式化:用統計釐清趨勢與結構

「統計的價值是看見趨勢。」丘教授談到。在他的研究視野裡,數據不只是單一觀測值,而是具有整體性的數據單位。他的研究經常是觀察整體數據在時間中變化的型態,領域涵蓋運輸、醫療或人口老化;「時間的演進」在函數型數據分析與非監督式學習相關的統計方法中扮演了重要角色,也讓統計能回應更為複雜的問題。

統計不只能描述簡單的平均量現象而已,透過不同方法,就能理解多元的結構和趨勢變化,例如各類族群在不同條件地區下,整體行為如何形成與改變。統計學家在做的,是將龐大、紛亂的數據『模式化』,這是一個將複雜變得簡單、清晰且可解釋的過程;也是丘教授眼裡,統計學最需要做的事情。

雖然數據與計算看似是為了給出一個絕對精準的答案,但丘教授卻強調,統計的核心價值並非消除不確定性,而是描述與理解。在這個充滿變數的世界裡,隨機性是無法避免的本質,若忽略了那份不確定性,即便資料量再大,得出的結論也可能並不貼近真實。

 

AI 時代,統計學的不可取代性

面對近年來 AI 與大數據的浪潮,統計學的角色該如何定義?丘教授認為,統計學在其中依然是不可替代的關鍵。AI 擅長從海量數據中學習與訓練,以達成強大的預測功能,但統計學關心的不只是答案,更在於過程的合理性與穩健性。一個嚴謹的統計分析,除了建立模型與有效估計,最重要的價值在於能夠明確評估預測結果的「不確定性到底有多大」。

「我們不只要提出一個新方法,更要提供理論的支撐與數值的模擬驗證。」丘教授談起國際頂尖統計期刊的嚴謹要求,必須同時具備創新、合理、可驗證和應用的條件,才是一個可向世界發表的結論。在追求快速答案的時代,按部就班的統計學家猶如一座古老的大鐘,看似緩慢,卻在每一個分析環節中守住精準與原則。

關於各界都在談論的「跨領域」,丘教授則認為,統計科學天生就具備跨領域的基因。因為無論是生物醫學、社會科學還是經濟學,都需要統計學提供依據。雖不像 AI 著重即時且吸睛的預測結果,但統計學家給出的結論,必然是經過理論淘洗、具有信賴基礎的科學事實。

 

沒有捷徑的統計路,榮譽是提醒

丘教授近期獲得教育部學術獎的肯定,談及獲獎心情,他說:「獲獎是一種鼓勵,也是一種提醒。」他認為得獎是肯定了過去的努力,但也同時鞭策自己要持續在研究與教育這兩條路上深耕。

他並將功勞歸於長年合作的夥伴與學生。統計學的成果需要一點一滴的長期累積,而非一蹴可幾。因此他特別感念博士班時期的紮實訓練,那是他學術生命的根基;也感謝一路走來提供典範的師長,以及學術環境長期的資源支持。對他來說,得獎的榮耀屬於整個團隊與支持他的環境,而他最大的心願,便是繼續帶著這份鼓勵,在統計科學的領域中探索未知的本質。

 

守望問題本質,持續溯源的研究路

身兼臺大統數所所長等行政職務,丘教授對學術教育的熱忱卻未曾稍減。在指導學生與帶領研究團隊時,他最看重的是「對問題本質的理解」,也常叮嚀學生,技術與工具會隨著時代快速演進。在數據如潮水般湧來的時代,統計學家更需要具備與不確定性共舞、化繁為簡的能力。

唯有理解了方法背後的原理,才能在變動的學術環境中走得長遠。回看丘教授的研究歷程,正是一條從應用出發,反覆追問理論的路。他常自問:「這個應用到底是怎麼來的?」或是「它的理論支撐是什麼?」對他而言,統計不只是把數據套進公式,而是要釐清背後的假設是否成立。因為模型一旦假設錯誤,結論便會失去依據。唯有透過嚴謹的理論驗證,才能確保分析方法具備「穩健性」,即使在假設稍微偏離的情況下,依然能得出可靠的推論 。

這種對「為什麼」的執著,讓丘教授在統計學的領域裡,建立了一套能與現實對話、且經得起時間沉澱的理論架構。從應用的浪尖出發,再潛入理論的深海尋找支點,丘教授的研究軌跡,如同一場不停歇的溯源之旅,也正符合了科學家們最本然的、不滿足於表面答案的求真精神。