変数だらけの教室で

確率変数とその独立性について、教室での日常を通じて学ぶ物語。

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「この教室、変数だらけですね」

由紀が周りを見回した。

「どういう意味?」陸が聞く。

葵が説明した。「確率変数だ。一人一人の行動が、ランダムな変数として見える」

「面白い見方だ」由紀が興味を示した。

「例えば、陸が遅刻する確率。由紀が質問する回数。全て確率変数だ」

陸が反論した。「俺の遅刻、ランダムじゃないぞ。ちゃんと理由がある」

「主観的にはそうだ。でも、観察者からは予測不能に見える」

由紀がノートに書く。「確率変数って、予測できないもの?」

「正確には、確定的でないもの。複数の値を取りうる」

葵はホワイトボードに図を描いた。

「X:陸の到着時刻 Y:外の天気 Z:由紀の気分」

「これらは全て確率変数だ」

陸が考えた。「じゃあ、俺の到着時刻と天気は関係ある?」

「あるかもしれない。雨の日は遅刻しやすい?」

「確かに」

「それが相関だ。二つの変数が独立でない」

由紀が質問した。「独立って何ですか?」

「一方が他方に影響を与えない状態。数学的には、P(X,Y) = P(X)P(Y)」

葵は例を出した。

「陸の到着時刻と、由紀の気分。これらは独立だろう」

「そうですね。私の気分、陸の到着時刻に影響されないです」由紀が頷いた。

「でも!」陸が抗議した。「俺が遅刻したら、葵先輩の機嫌が悪くなる」

「それは独立でない証拠だ」葵が笑った。

由紀が真剣に聞く。「独立性は、なぜ重要ですか?」

「独立なら、計算が簡単になる。情報量も加算できる」

葵は式を書いた。

「H(X,Y) = H(X) + H(Y) (独立の場合) H(X,Y) < H(X) + H(Y) (従属の場合)」

「従属だと、情報量が減るんですね」由紀が理解した。

「そう。一方を知れば、他方も予測できる。だから、合計の情報量は減る」

陸が例を出した。「双子の行動みたいなもの?」

「良い例だ。双子は高い相関を持つ。一方を見れば、他方が予測できる」

由紀がノートを見た。「でも、完全に独立な変数って、現実にある?」

「哲学的な質問だ」葵が考え込んだ。「完全な独立は、理想的な概念かもしれない」

「全てが何かしら繋がってる?」

「可能性はある。でも、影響が小さければ、独立と見なせる」

陸が窓の外を見た。「この教室の全員が、互いに影響し合ってるのかな」

「情報理論的には、そうだ。でも、影響の強さは様々だ」

葵は図を描いた。

「強い相関:友人関係 弱い相関:クラスメート ほぼ独立:見知らぬ人」

由紀が静かに言った。「変数だらけの世界で、私たちは繋がってるんですね」

「そう。完全に独立でもなく、完全に従属でもない」

「その中間ですね」

「人間関係も、確率変数の相関関係として見れる」葵が答えた。

陸が笑った。「俺たち三人の相関、高そうだな」

「間違いない」葵が頷いた。「情報理論部という共通の要因があるから」

由紀がノートを閉じた。「変数だらけの教室も、悪くないですね」

「むしろ、そこに美しさがある」葵が言った。

三人は静かに教室を出た。変数だらけの世界で、確率的に繋がり合う。

それが、現実の姿なのかもしれない。