מה זה חיזוי?
חיזוי הוא פיתוח של תחזית; במובן צר - מיוחד
הצורך בתחזית נובע מהרצון לדעתאירועים עתידיים, המהימנים, הם בלתי אפשריים באופן עקרוני, בהתבסס על עקרונות סטטיסטיים (שגיאות בהערכות הנוכחיות), הסתברותיות (רב-משתנות של השלכות), אמפיריות (שגיאות מתודולוגיות של מודלים), פילוסופיים (ידע מוגבל כיום).
הדיוק של כל תחזית נובע מ:
- נפח הנתונים האמיתיים "אמת" (מאומתים עם שגיאה ידועה) ותקופת האיסוף שלהם;
- נפח נתוני המקור הלא מאומתים ותקופת איסוףם;
- מאפייני אובייקט החיזוי ומערכת האינטראקציה שלו עם נושא החיזוי;
- שיטות ומודלים לחיזוי.
עם עלייה במכלול הגורמים המשפיעים על דיוק התחזית, הוא מוחלף למעשה בחישובים שגרתיים עם שגיאת מצב יציב מסוימת.
התחזיות מחולקות (בתנאי):
- במונחים: לטווח הקצר, לטווח הבינוני, לטווח הארוך, לטווח הארוך;
- לפי קנה מידה: פרטי, מקומי, אזורי, מגזרי, מדינה, עולם (גלובלי);
- על ידי אחריות (מחבר): אישי, ברמת המיזם (ארגון), ברמת גופי המדינה.
שיטות החיזוי העיקריות כוללות:
- שיטות סטטיסטיות;
- שיפוט מומחה (למשל, שיטת דלפי);
- שיטות דוגמנות, כולל סימולציה;
- אינטואיטיבי (כלומר, מבוצע ללא שימוש באמצעים טכניים, מאולתר, "בראש" על ידי מומחה בעל ניסיון בשיטות מדעיות שהשתמשו בעבר בסוג זה של תחזיות).
שיטות חיזוי סטטיסטיות
שיטות חיזוי סטטיסטי - מדעי ודיסציפלינה אקדמית שמטרותיה העיקריות כוללות פיתוח, לימוד ויישום של שיטות חיזוי מתמטיות וסטטיסטיות מודרניות המבוססות על נתונים אובייקטיביים.
פיתוח תיאוריה ופרקטיקהמידול הסתברותי-סטטיסטי של שיטות חיזוי מומחים; שיטות חיזוי בתנאי סיכון ושיטות חיזוי משולבות תוך שימוש במודלים כלכליים-מתמטיים ואקונומטריים (הן מתמטיים-סטטיסטיים ומומחים).
הבסיס המדעי של שיטות החיזוי הסטטיסטי הוא סטטיסטיקה יישומית ותורת ההחלטות.
השיטות הפשוטות ביותר לשחזור תלות המשמשות לחיזוי מבוססות על סדרת זמן נתונה, כלומר, פונקציה המוגדרת במספר סופי של נקודות על ציר הזמן.
הערכת דיוק התחזית (במיוחד עםשימוש ברווחי סמך) הוא חלק הכרחי מהליך החיזוי. בדרך כלל, נעשה שימוש במודלים הסתברותיים-סטטיסטיים של התאוששות תלות, לדוגמה, הם בונים את התחזית הטובה ביותר בשיטת הסבירות המקסימלית.
פרמטרי (בדרך כלל מבוסס עלמודלים של שגיאות רגילות) והערכות לא פרמטריות לגבי דיוק התחזית ומגבלות הביטחון עבורו (בהתבסס על משפט הגבולות המרכזי של תורת ההסתברות). משתמשים גם בטכניקות היוריסטיות שאינן מבוססות על תיאוריה הסתברותית-סטטיסטית, למשל, שיטת הממוצע הנע.
רגרסיה רב-משתנית, כולל שימוש באומדנים לא פרמטריים של צפיפות התפלגות, היא כיום כלי החיזוי הסטטיסטי העיקרי.
הנחה לא מציאותית של תקינותאין צורך להשתמש בשגיאות מדידה ובסטיות מקו הרגרסיה (משטח); עם זאת, כדי לנטוש את הנחת הנורמליות, יש צורך להסתמך על מנגנון מתמטי אחר, המבוסס על משפט הגבול המרכזי הרב-ממדי של תורת ההסתברות, טכנולוגיית לינאריזציה ותורשה של התכנסות.
יישומי חיזוי
עבור חיזוי באמצעות סדרת זמן, זה בדרך כלללהשתמש בתוכנות מחשב. זה מאפשר לך להפוך את רוב הפעולות לאוטומטיות בעת בניית תחזית, וגם מאפשר לך להימנע משגיאות הקשורות להזנת נתונים ובניית מודלים.
יישומים כאלה יכולים להיות מקומיים (עבורשימוש במחשב יחיד) ויישומי אינטרנט (זמינים כאתר, למשל). יש להבחין בין תוכניות כגון R, SPSS, Statistica, Pro Forecast, Forecast Expert כיישומים מקומיים.
מה ניתן לחזות?
- מזג אויר
שגיאות בחישובים של המצבים העתידיים של האטמוספירה ומערכות כאוטיות אחרות מצטברות עם הזמן, ולכן תחזית מזג האוויר ליום קדימה טובה בהרבה מאשר לחודש.
עם זאת, הדיוקגדל בהדרגה: התחזיות המודרניות לחמישה ימים הן טובות באותה מידהכמו לפני 40 שנה - יום אחד. ניתן לבצע תחזית שימושית למשך תשעה עד עשרה ימים. ומגבלת החיזוי של דגמים קלאסיים, לפי אלכסנדר צ'רנוקולסקי, היא שבועיים.
כל הדגמים הללו בנויים על אותו עיקרון.מזג האוויר מתואר על ידי כמה משוואות בסיסיות, שנפתרות צעד אחר צעד על ידי החלפת נתוני תצפית, ולא בצורה כללית, כפי שמלמדים בבית הספר - פשוט אי אפשר לפתור אותן כך.
כדי לא להגיע למצב מביך, כפי שעשה לורנץ פעם, המודל מופעל 10-20 פעמים, משנה מעט את הערכים ההתחלתיים - הוספת רעש כדי לשקול אפשרויות שונות.
- סערות מגנטיות
מדענים ברחבי העולם עובדים כבר 70 שנה לכדי לברר את הסיבות לחימום לא תקין של קורונה השמש. תהליך זה קשור לסופות מגנטיות, שעדיין אי אפשר לחזות במדויק.
טמפרטורת הקורונה הסולארית - השכבה החיצוניתהאטמוספירה של השמש - היא כמיליון מעלות צלזיוס, ובמקומות מסוימים היא מגיעה לכמעט 10 מיליון. עם זאת, האטמוספירה התחתונה מגיעה ל -5.5 אלף מעלות בלבד.
כתוצאה מכך, המסקנה היא: ככל שמתרחק ממרכז השמש, כך הוא חם יותר, למרות שבתוכה ההפך הוא הנכון. המנגנון שבו פועל החימום הזה של הקורונה עדיין לא ברור.
התפשטות אלפוון מנופף בסמארהמדענים חוקרים באמצעות משוואות דינמיקת גז מגנטית. בהתבסס על תוצאות העבודה, מדענים יציגו מערכות משוואות המתארות בצורה מדויקת באופן מתמטי פרמטרים ומודלים שונים לחימום פלזמה של העטרה השמשית.
- התפרצות געשית
חוקרים מאוניברסיטת סטנפורדניתח את מיקומם של גבישי הזית שקפאו בלבה לאחר התפרצות הר הגעש קילאואה. כך שהמדענים הצליחו לגלות את פרטי התהליכים המתרחשים במעיים של כדור הארץ - מידע זה יעזור לחזות התפרצויות עתידיות.
מדענים הסבירו שניסו ליצוראלגוריתם לחיזוי התפרצויות געש. עם זאת, רבים מהתהליכים העשויים להצביע על כך מתרחשים עמוק מתחת לאדמה בצינורות לבה. לאחר התפרצות, כל סמנים תת קרקעיים שעשויים לתת רמזים לחוקרים נהרסים כמעט בכל המקרים.
אז החוקרים התמקדו בחקר גבישי אוליבין שנוצרו במהלך התפרצות מסיבית בהוואי לפני יותר מחצי מאה.
לאחר מכן, חוקרי סטנפורדהאוניברסיטאות מצאו דרך לבדוק מודלים ממוחשבים של זרימת מאגמה, שלדבריהם יכולים לחשוף נתונים נוספים על התפרצויות בעבר ואולי לסייע בחיזוי העתידיים.
- שריפות
מחקר מעבדות כיבוי אש באוניברסיטהשמו של בריגהאם יאנג בארצות הברית מספק תמונה מדויקת יותר היכן מתחילות שריפות וכיצד הן מתפשטות. מדענים בטוחים שכל נתונים חדשים שיעזרו לשלוט באסונות טבע יחסכו לתקציב המדינה מיליוני דולרים.
מחקרים הראו כי ההרכב הכימישיחים חיוניים לאיזו מהירות הם נשרפים. סוג הצמח שנמצא ליד שריפה יכול לעזור לחזות כיצד האש תתפשט וכמה מהר היא יכולה להתפשט למיני צמחים אחרים.
המטרה של הניסוי היא להשתפרמודלים לחיזוי אש. מכיוון שזה עולה לשירותי הייעור ולסוכנויות הממשלתיות בארה"ב מיליארדי דולרים מדי שנה כדי להילחם בהם, כל מחקר שיכול לעזור לייעול הכיבוי הוא חיוני, ציינו החוקרים.
- שינוי אקלים
חוקרים מבית הספר הנורבגי לעסקים באוסלויצר מודל מתמטי של שינויי אקלים, לפיו, לאחר הפסקת כל הפליטות, עליית הטמפרטורה תימשך לפחות עוד 100 שנה.
החוקרים השתמשו במודל שלהםמידע על האקלים משנת 1850 ועד היום. על סמך זה הם ניבאו כיצד ישתנו הטמפרטורות העולמיות וכמה מפלס הים יעלה ב 2500.
כתוצאה מכך, התברר כי אם שיא הפליטותגזי חממה יתרחשו בסביבות 2030, ועד 2100 ירדו לאפס, ואז ב-2500 הטמפרטורות העולמיות עדיין יהיו גבוהות בשלוש מעלות, וגובה פני הים יהיה גבוה ב-2.5 מ' מאשר ב-1850. וזו התחזית הכי נוחה.
בעוד שחלק מהפחמן הדו-חמצני מהאוויר ייספג על ידי ביומסה, אדמה ואוקיאנוסים, זה לא יעצור את ההתחממות הגלובלית בשום צורה שהיא. נקודת האל-חזור עברה לפני 2020.
כיצד נוכל לשפר את התחזיות שלנו?
בעתיד, איכות הנתונים תשתפר בזכותספקטרור-רדיומטרים, מכ"מים ומכשירים (לייזרים) בלוויינים חדשים. חלליות מתקדמות כבר מסוגלות לכוון ציוד במידת הצורך.
כיוון מבטיח נוסף הוא מדידות המשתמשות בסמארטפונים רגילים המצוידים בכל מיני חיישנים ואלקטרוניקה אחרת.
יש בעיה נוספת - עם התקרבותהמודל והצמיחה של נפח הנתונים, מורכבות החישובים גדלה מאוד. לדוגמה, חיזוי מזג האוויר משתמש בכמה מהמחשבים החזקים ביותר בעולם.
הם יקרים והביצועים שלהם גבוהים יותר.אינו עולה באותה מהירות: למעגלי סיליקון אין כמעט מה לשפר. בנוסף, למטאורולוגים מודרניים יש מורשת של מיליוני שורות קוד, מה שמקשה על החישוב לייעל.
קרא עוד
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
מדענים גילו את החלקיק המיתי של אודדרון
תופעת הטבע המסתורית ביותר. מאיפה ברק הכדור ואיך זה מסוכן?