5.3. Цепи Маркова в социологииИспытуемый среди других 7 человек участвует в эксперименте по зрительному восприятию: необходимо выбрать из 3-х сравниваемых линий ту, которая равна эталонной. Испытуемый отвечает последним после 7 одинаковых неправильных ответов. С одной стороны он должен ответить согласно своему восприятию, а с другой стороны согласиться с единодушным мнением группы. В эксперименте исследуется последовательность ответов в серии испытаний. Можно построить вероятностную модель, которая предскажет некоторые средние свойства. Каждый из 33 испытуемых подвергается 35 испытаниям и ответы могут быть такого вида aaaвваааввваааав..........аааааааа начальный отрезок конечный, где а - правильный ответ, в- неправильный. Конечным ответом (а или в) назовем последний 35-й ответ и конечным отрезком - последовательность совпадающих с последним ответов. Какие величины пригодны для наблюдения в такой серии? Начнем с подсчета переходов, пусть nаа- число переходов от а к а в начальном отрезке, nав- число переходов от а к в, аналогичное значение имеют nва и nвв. Эти величины однозначны за исключением первого ответа, его будем классифицировать как аа переход, добавляя нулевой ответ а спереди. Тогда в приведенной последовательности nаа=8, nав=3, nва=3 и nвв=3. Зная эти соотношения, можно определить другие. Например, если nа - общее число случаев, когда в начальном отрезке дается ответ а и nв - общее число, когда в начале ответ в, имеются соотношения nа=nаа+nав,nв=nва+nвв, длина начального отрезка =nа+nв, длина конечного отрезка=36-(nа+nв). Чтобы знать общее число ответов а, нужно знать, что если nав=nва, то конечный ответ должен быть а, если nав=nва+1, то конечный ответ - в. Рассмотрим теперь всех 33 испытуемых. Пусть nаа - общее число а-а переходов для всех испытуемых, тогда первые 2 соотношения остаются справедливыми, только nа теперь обозначает общее количество всех ответов а во всех начальных отрезках, nв - то же для в и их сумма есть общая длина всех отрезков. Пусть n-число всех испытуемых (n=33),tа - число конечных ответов а, tв - число конечных ответов в. Тогда tв=nав-nва и tа=n-tв. Задачей нашей модели является описание и предсказание таких наблюдаемых величин. В эксперименте Коэна было получено nаа=196,nав=117,nва=106,nвв=102,nа=313,nв=208,tа=22,tв=11,n=33. Поскольку выбор n произволен, а результат сильно меняется, то целью будет предсказание усредненных величин tв/n и nаа/n. Для интерпретации эксперимента предполагается гипотеза, что испытуемый может находится в одном из 4 психических состояний: 1) нонконформизм, 2) временный нонконформизм, 3) временный конформизм, 4) конформизм. В начальном состоянии испытуемый предполагается находящимся в состоянии 2. При последовательных испытаниях изменение состояния может быть описано с помощью цепи Маркова с четырьмя состояниями и матрицей вероятностей переходов вида
Переходы из состояния 2 в 4 и из 3 в 1 исключены. Из состояний 1 и 4 нет переходов, так как они являются поглощающими. Испытуемый дает нонконформные ответы а, находясь в состоянии 1 и 2 и конформные ответы в - в состоянии 3 и 4. Мы не знаем точно, где на конечном отрезке испытуемый достигает состояние 1 или 4. Мы знаем лишь, что он точно придет в одно из этих состояний и для этого достаточно 35 испытаний. Приводя матрицу Р к каноническому виду, можно показать, что матричные элементы pij связаны с математическими ожиданиями введенных выше величин следующим образом p21=Мав(1-Мав+Мва)/(Маа+Мав)(1+Мва) p22=Маа/(Маа+Мав) p23=Мав2/(Маа+Мав)(1+Мва) р32=Мва2/Мав(Мва+Мвв) р33=Мвв/(Мва+Мвв) р34=Мва(Мав-Мва)/Мав(Мва+Мвв) где Мав=М[nав/n],Маа=М[nаа/n], Мва=М[nва/n],Мвв=М[nвв/n]. Считая, что при больших n величина nав/n должна быть близка к Мав и т.д., можно вычислить из экспериментальных данных Маа=196/33,Мав=117/33, Мва=106/33, Мвв=102/33, что дает следующую матрицу Р
Приводя матрицу к каноническому виду, получим
Тогда фундаментальная матрица N будет
где D=(1-p22)(1-p33)-p23p32. Матрица вероятностей поглощения B=NR будет равна
Согласно вышеизложенной теории вероятность поглощения в состояние 4 из начального состояния 2 равна в24, а в состояние 1- в21. Так как процесс начинается в состоянии 2, коэффициент n23 матрицы N дает среднее значение общего числа опытов, при которых испытуемый находится в психическом состоянии 3 во время эксперимента. Сделаем предсказание о числе случаев, когда испытуемый меняет ответы от правильного к неправильному и наоборот. Среднее число таких случаев равно Мав+Мва. Мы можем вычислить вероятность ровно 2k изменений, которая дается формулой Р(2k)=[p21/(1-p22)][p23p32/((1-p22)(1-p33)]k. (32) Так как значения для больших k невелики, то мы скомбинируем случаи и четные и нечетные случаи будем рассматривать отдельно, так как четное k соответствует конечному ответу а, а нечетное - в. Сравнение результатов предсказания с экспериментом дано в табл. 5. Таблица 5
Задачи на самостоятельную работу 1. Эксперимент с 30 участниками дал nаа=120, nав=140, nва=120, nвв=114. Оцените матрицу Р и определите, какова вероятность конформизма испытуемого в конце опыта. 2. Решите ту же задачу для nав=150. 3. В эксперименте с 40 участниками получена матрица Р вида
Каковы наблюдаемые значения nав, nаа, nва, nвв, tа, tв? |