Kas ir prognozēšana?
Prognozēšana ir prognozes izstrāde; šaurā nozīmē - īpašs
Nepieciešamība pēc prognozes ir saistīta ar vēlmi zinātnākotnes notikumi, kas ir ticami, principā ir neiespējami, balstoties uz statistikas (pašreizējo aprēķinu kļūdas), varbūtības (seku daudzveidība), empīriskiem (modeļu metodoloģiskās kļūdas), filozofijas (pašreizējās zināšanas ir ierobežotas) principiem.
Jebkuras prognozes precizitāti nosaka:
- "patieso" (pārbaudīti ar zināmu kļūdu) sākotnējo datu apjoms un to savākšanas periods;
- nepārbaudītu avota datu apjoms un to vākšanas periods;
- prognozēšanas objekta īpašības un tā mijiedarbības ar prognozēšanas subjektu sistēma;
- prognozēšanas metodes un modeļi.
Palielinoties faktoru kopumam, kas ietekmē prognozes precizitāti, to praktiski aizstāj ar ikdienas aprēķiniem ar noteiktu līdzsvara stāvokļa kļūdu.
Prognozes ir sadalītas (nosacīti):
- pēc termiņiem: īstermiņa, vidēja termiņa, ilgtermiņa, ilgtermiņa;
- pēc mēroga: privāts, vietējs, reģionāls, nozaru, valsts, pasaules (globāls);
- pēc atbildības (autorības): personiska uzņēmuma (organizācijas) līmenī, valsts struktūru līmenī.
Galvenās prognozēšanas metodes ietver:
- statistikas metodes;
- ekspertu vērtējums (piemēram, Delfu metode);
- modelēšanas metodes, ieskaitot simulāciju;
- intuitīvs (tas ir, izmantojot tehniskos līdzekļus, ekspromtu, "prātā", ko veic speciālists, kuram ir pieredze iepriekš izmantotajās zinātniskajās metodēs šāda veida prognozēs).
Statistiskās prognozēšanas metodes
Statistiskās prognozēšanas metodes - zinātniskās unakadēmiska disciplīna, kuras galvenie mērķi ir modernu matemātisko un statistisko prognozēšanas metožu izstrāde, izpēte un pielietošana, pamatojoties uz objektīviem datiem.
Teorijas un prakses attīstībaekspertu prognozēšanas metožu varbūtības-statistiskā modelēšana; prognozēšanas metodes riska apstākļos un kombinētās prognozēšanas metodes, izmantojot kopīgi ekonomiski matemātiskos un ekonometriskos (gan matemātiski statistiskos, gan ekspertu) modeļus.
Statistisko prognozēšanas metožu zinātniskais pamats ir pielietotā statistika un lēmumu teorija.
Prognozēšanā izmantotās vienkāršākās atkarību rekonstrukcijas metodes ir balstītas uz noteiktu laikrindu, t.i., funkciju, kas definēta ierobežotā skaitā punktu uz laika ass.
Prognozes precizitātes novērtēšana (jo īpaši arizmantojot ticamības intervālus) ir nepieciešama prognozēšanas procedūras daļa. Parasti tiek izmantoti varbūtības-statistiskie atkarības atjaunošanas modeļi, piemēram, tie veido labāko prognozi, izmantojot maksimālās varbūtības metodi.
Parametrisks (parasti balstīts uzparasto kļūdu modeļi) un neparametriskas prognozes precizitātes un ticamības robežu aplēses (pamatojoties uz varbūtības teorijas centrālo robežu teorēmu). Tiek izmantotas arī heiristiskas metodes, kuru pamatā nav varbūtības-statistikas teorija, piemēram, slīdošā vidējā metode.
Daudzfaktoru regresija, tostarp neparametrisku sadalījuma blīvuma aprēķinu izmantošana, pašlaik ir galvenais statistikas prognozēšanas rīks.
Nereāls pieņēmums par normāluNav nepieciešams izmantot mērījumu kļūdas un novirzes no regresijas taisnes (virsmas); tomēr, lai atteiktos no pieņēmuma par normālu, ir jāpaļaujas uz citu matemātisko aparātu, kura pamatā ir varbūtības teorijas daudzdimensiju Centrālās robežas teorēma, linearizācijas tehnoloģija un konverģences pārmantošana.
Programmu prognozēšana
Prognozēšanai, izmantojot laikrindas, parasti tas irizmantot datorprogrammas. Tas ļauj automatizēt lielāko daļu darbību, veidojot prognozi, kā arī ļauj izvairīties no kļūdām, kas saistītas ar datu ievadi un modeļu veidošanu.
Šādi lietojumi var būt gan lokāli (priekšlietošanu vienā datorā) un interneta lietojumprogrammas (piemēram, pieejamas kā vietne). Tādas programmas kā R, SPSS, Statistica, Forecast Pro, Forecast Expert ir jānošķir kā vietējās lietojumprogrammas.
Ko var paredzēt?
- Laiks
Kļūdas atmosfēras un citu haotisku sistēmu turpmāko stāvokļu aprēķinos uzkrājas laika gaitā, tāpēc laika prognoze dienai uz priekšu ir daudz labāka nekā mēnesim.
Tomēr precizitātepakāpeniski pieaug: mūsdienu piecu dienu prognozes ir tikpat labaskā pirms 40 gadiem - vienas dienas. Noderīgu prognozi var veikt deviņām līdz desmit dienām. Un klasisko modeļu paredzamības robeža, pēc Aleksandra Černokuļska domām, ir divas nedēļas.
Visi šie modeļi ir veidoti pēc tāda paša principa.Laikapstākļus apraksta vairāki pamatvienādojumi, kas tiek atrisināti soli pa solim, aizstājot novērojumu datus, nevis vispārīgā veidā, kā mācīja skolā - tā tos vienkārši nevar atrisināt.
Lai nenonāktu neērtā stāvoklī, kā savulaik to darīja Lorencs, modelis tiek palaists 10-20 reizes, nedaudz mainot sākotnējās vērtības - pievienojot troksni, lai apsvērtu dažādas iespējas.
- Magnētiskas vētras
Zinātnieki visā pasaulē ir strādājuši 70 gaduslai uzzinātu Saules vainaga neparastas uzkarsēšanas cēloņus Šis process ir saistīts ar magnētiskām vētrām, kuras joprojām nav iespējams precīzi paredzēt.
Saules vainaga - ārējā slāņa temperatūraSaules atmosfēra - ir aptuveni 1 miljons grādu pēc Celsija, un dažās vietās tā sasniedz gandrīz 10 miljonus. Tomēr zemākā atmosfēra sasniedz tikai 5,5 tūkstošus grādu.
Rezultātā secinājums: jo tālāk no Saules centra, jo karstāks, lai gan tās iekšienē ir otrādi. Mehānisms, ar kuru darbojas šī vainaga sildīšana, joprojām nav skaidrs.
Alfvēna pavairošana viļņo Samaruzinātnieki pēta, izmantojot magnētiskās gāzes dinamikas vienādojumus. Balstoties uz darba rezultātiem, zinātnieki iepazīstinās ar vienādojumu sistēmām, kas matemātiski precīzi apraksta dažādus Saules koronālās plazmas sildīšanas parametrus un modeļus.
- Vulkāniskie izvirdumi
Stenfordas universitātes pētniekianalizēja olivīna kristālu atrašanās vietu, kas pēc Kilauea vulkāna izvirduma sastinga lavā. Tātad zinātniekiem izdevās uzzināt detalizētu informāciju par procesiem, kas notiek zemes zarnās - šī informācija palīdzēs prognozēt nākotnes izvirdumus.
Zinātnieki paskaidroja, ka viņi mēģināja radītalgoritms vulkāna izvirdumu prognozēšanai. Tomēr daudzi procesi, kas to varētu domāt, notiek dziļi zem zemes lavas caurulēs. Pēc izvirduma gandrīz visos gadījumos pazemes marķieri, kas varētu dot priekšstatu par pētniekiem, tiek iznīcināti.
Tāpēc pētnieki koncentrējās uz olivīna kristālu izpēti, kas veidojās masveida izvirduma laikā Havaju salās vairāk nekā pirms pusgadsimta.
Pēc tam Stenfordas pētniekiUniversitātes atrada veidu, kā pārbaudīt magmas plūsmas datora modeļus, kas, pēc viņu domām, varētu atklāt vairāk datu par pagātnes izvirdumiem un, iespējams, palīdzēt prognozēt nākotni.
- Ugunsgrēki
Universitātes ugunsdzēsības laboratorijas pētījumiBrigama Janga vārds Amerikas Savienotajās Valstīs sniedz precīzāku priekšstatu par to, kur sākas kūlas ugunsgrēki un kā tie izplatās. Zinātnieki ir pārliecināti, ka visi jaunie dati, kas palīdzēs kontrolēt dabas katastrofas, ietaupīs valsts budžetu miljonos dolāru.
Pētījumi ir parādījuši, ka ķīmiskais sastāvskrūmāji ir būtiski svarīgi, cik ātri tie sadedzina. Augu tips, kas atrasts netālu no uguns, var palīdzēt prognozēt, kā uguns izplatīsies un cik ātri tas var izplatīties uz citām augu sugām.
Eksperimenta mērķis ir uzlabotugunsgrēka prognozēšanas modeļi. Tā kā to apkarošanai mežsaimniecības dienestam un ASV valdības aģentūrām katru gadu izmaksā miljardiem dolāru, ir svarīgi veikt jebkādus pētījumus, kas var palīdzēt uzlabot ugunsgrēku dzēšanu, atzīmēja pētnieki.
- Klimata izmaiņas
Pētnieki no Norvēģijas Biznesa skolas Osloizveidoja matemātisko klimata pārmaiņu modeli, saskaņā ar kuru pēc visu izmešu pārtraukšanas temperatūras paaugstināšanās turpināsies vēl vismaz 100 gadus.
Pētnieki izmantoja savā modelīinformācija par klimatu no 1850. gada līdz mūsdienām. Pamatojoties uz to, viņi paredzēja, kā mainīsies globālā temperatūra un cik daudz jūras līmenis paaugstināsies par 2500.
Rezultātā izrādījās, ka, ja emisiju maksimumssiltumnīcefekta gāzes radīsies ap 2030. gadu un līdz 2100. gadam samazināsies līdz nullei, tad līdz 2500. gadam globālā temperatūra joprojām būs par trim grādiem augstāka un jūras līmenis būs par 2,5 m augstāks nekā 1850. gadā. Un šī ir vislabvēlīgākā prognoze.
Kaut arī daļu no oglekļa dioksīda no gaisa absorbēs biomasa, augsne un okeāni, tas nekādā veidā neapturēs globālo sasilšanu. Neatgriešanās punkts netika nodots pirms 2020. gada.
Kā mēs varam uzlabot savas prognozes?
Nākotnē datu kvalitāte uzlabosies, pateicotiesspektroradiometri, radari un lidari (lāzeri) uz jauniem satelītiem. Progresīvi kosmosa kuģi jau tagad vajadzības gadījumā spēj vadīt iekārtas.
Vēl viens daudzsološs virziens ir mērījumi, izmantojot parastos viedtālruņus, kas aprīkoti ar visu veidu sensoriem un citu plaša patēriņa elektroniku.
Ir vēl viena problēma – ar tālummaiņumodelis un datu apjoma pieaugums, aprēķinu sarežģītība ievērojami palielinās. Piemēram, laika prognozēšanai tiek izmantoti daži no pasaulē jaudīgākajiem datoriem.
Tie ir dārgi, un to veiktspēja ir augstāka.nepalielinās tādā pašā ātrumā: silīcija mikroshēmām gandrīz nav kur uzlabot. Turklāt mūsdienu meteorologiem ir miljoniem koda rindiņu mantojums, kas apgrūtina aprēķinu optimizāciju.
Lasīt vairāk
Fiziķi ir izveidojuši melnā cauruma analogu un apstiprinājuši Hokinga teoriju. Kur tas ved?
Zinātnieki ir atklājuši Odderona mītisko daļiņu
Noslēpumainākā dabas parādība. No kurienes rodas lodveida zibens un kā tas ir bīstams?