O que é previsão?
Previsão é o desenvolvimento de uma previsão; No sentido estrito, é especial
A necessidade de previsão se deve ao desejo de sabereventos futuros, que são confiáveis, são em princípio impossíveis, baseados em princípios estatísticos (erros de estimativas atuais), probabilísticos (multivariância de consequências), empíricos (erros metodológicos de modelos), filosóficos (conhecimento atual limitado).
A precisão de qualquer previsão deve-se a:
- o volume de dados iniciais "verdadeiros" (verificado com um erro conhecido) e o período de sua coleta;
- o volume de dados de origem não verificados e o período de sua coleta;
- propriedades do objeto de previsão e o sistema de sua interação com o objeto de previsão;
- métodos e modelos de previsão.
Com o aumento do conjunto de fatores que afetam a precisão da previsão, ela é praticamente substituída por cálculos de rotina com um certo erro de estado estacionário.
As previsões são divididas (condicionalmente):
- por termos: curto prazo, médio prazo, longo prazo, longo prazo;
- por escala: privado, local, regional, setorial, país, mundo (global);
- por responsabilidade (autoria): pessoal, ao nível da empresa (organização), ao nível dos órgãos do Estado.
Os principais métodos de previsão incluem:
- Métodos estatísticos;
- opinião de especialistas (por exemplo, o método Delphi);
- métodos de modelagem, incluindo simulação;
- intuitivo (isto é, feito sem o uso de meios técnicos, improvisado, "na mente" por um especialista que tem experiência de métodos científicos anteriormente utilizados neste tipo de previsões).
Métodos de previsão estatística
Os métodos estatísticos de previsão são uma disciplina científica e educacional, cujas principais tarefas incluem o desenvolvimento, estudo e aplicação de métodos matemáticos e estatísticos modernos de previsão baseados em dados objetivos.
Desenvolvimento de teoria e práticamodelagem estatística probabilística de métodos especializados de previsão; métodos de previsão em condições de risco e métodos combinados de previsão utilizando modelos económico-matemáticos e econométricos (tanto matemático-estatísticos como especializados).
A base científica dos métodos de previsão estatística é a estatística aplicada e a teoria da decisão.
Os métodos mais simples para reconstruir dependências utilizados para previsão são baseados em uma determinada série temporal, ou seja, uma função definida em um número finito de pontos no eixo do tempo.
Avaliar a precisão da previsão (em particular comusando intervalos de confiança) é uma parte necessária do procedimento de previsão. Normalmente, são utilizados modelos estatísticos probabilísticos de recuperação de dependência, por exemplo, eles constroem a melhor previsão usando o método de máxima verossimilhança.
Paramétrico (geralmente baseado emmodelos de erro normal) e estimativas não paramétricas de precisão de previsão e limites de confiança para ela (com base no Teorema do Limite Central da teoria da probabilidade). Também são utilizadas técnicas heurísticas que não são baseadas na teoria estatística probabilística, por exemplo, o método da média móvel.
A regressão multivariada, incluindo a utilização de estimativas não paramétricas da densidade de distribuição, é atualmente a principal ferramenta de previsão estatística.
Suposição irrealista de normalidadeNão é necessário utilizar erros de medição e desvios da linha de regressão (superfície); entretanto, para abandonar a suposição de normalidade, é necessário contar com um aparato matemático diferente, baseado no Teorema do Limite Central multidimensional da teoria da probabilidade, na tecnologia de linearização e na herança de convergência.
Aplicativos de previsão
Para previsão usando uma série temporal, geralmente éusar programas de computador. Isso permite automatizar a maioria das operações ao construir uma previsão e também evitar erros associados à entrada de dados e construção de modelos.
Esses aplicativos podem ser locais (parauso em um único computador) e aplicativos da Internet (disponíveis como um site, por exemplo). Programas como R, SPSS, Statistica, Forecast Pro, Forecast Expert devem ser diferenciados como aplicativos locais.
O que pode ser previsto?
- Tempo
Erros nos cálculos dos estados futuros da atmosfera e de outros sistemas caóticos acumulam-se ao longo do tempo, de modo que a previsão do tempo para um dia seguinte é muito melhor do que para um mês.
No entanto, a precisãocrescendo gradualmente: as previsões modernas de cinco dias são tão boascomo há 40 anos - um dia. Uma previsão útil pode ser feita para nove a dez dias. E o limite de previsibilidade para modelos clássicos, de acordo com Alexander Chernokulsky, é de duas semanas.
Todos esses modelos são construídos com base no mesmo princípio.O clima é descrito por diversas equações básicas, que são resolvidas passo a passo, substituindo dados observacionais, e não de forma geral, como ensinam na escola - simplesmente não podem ser resolvidas dessa forma.
Para não ficar em uma posição incômoda, como Lorenz fez uma vez, o modelo é executado de 10 a 20 vezes, alterando ligeiramente os valores iniciais - adicionando ruído para considerar diferentes opções.
- Tempestades magnéticas
Cientistas de todo o mundo trabalham há 70 anos parapara descobrir as razões do aquecimento anormal da coroa solar. Esse processo está associado a tempestades magnéticas, que ainda são impossíveis de prever com precisão.
Temperatura da coroa solar - camada externaa atmosfera do Sol - é cerca de 1 milhão de graus Celsius, e em alguns lugares chega a quase 10 milhões, mas a baixa atmosfera chega a apenas 5,5 mil graus.
Como resultado, a conclusão é: quanto mais longe do centro do Sol, mais quente ele é, embora dentro dele seja verdadeiro o oposto. O mecanismo pelo qual funciona esse aquecimento da coroa ainda não está claro.
Propagação de ondas Alfvén Samaraos cientistas estão investigando usando as equações da dinâmica do gás magnético. Com base nos resultados do trabalho, os cientistas apresentarão sistemas de equações que descrevem matematicamente com precisão vários parâmetros e modelos de aquecimento do plasma coronal solar.
- Erupções vulcânicas
Pesquisadores da Universidade de Stanfordanalisou a localização dos cristais de olivina que congelaram na lava após a erupção do vulcão Kilauea. Assim, os cientistas foram capazes de descobrir os detalhes dos processos que ocorrem nas entranhas da Terra - esta informação ajudará a prever erupções futuras.
Os cientistas explicaram que tentaram criarum algoritmo para prever erupções vulcânicas. No entanto, muitos dos processos que podem sugerir isso ocorrem no subsolo em tubos de lava. Após uma erupção, quaisquer marcadores subterrâneos que possam fornecer pistas para os exploradores são destruídos em quase todos os casos.
Assim, os investigadores concentraram-se no estudo dos cristais de olivina que se formaram durante uma erupção massiva no Havai, há mais de meio século.
Depois disso, os pesquisadores de StanfordAs universidades encontraram uma maneira de testar modelos de computador de fluxo de magma, que segundo eles podem revelar mais dados sobre erupções anteriores e possivelmente ajudar a prever futuras.
- Incêndios
Pesquisa de laboratório de incêndio universitárioO nome de Brigham Young nos Estados Unidos fornece uma imagem mais precisa de onde os incêndios florestais começam e como se espalham. Os cientistas estão confiantes de que quaisquer novos dados que ajudem a controlar os desastres naturais economizarão milhões de dólares no orçamento do país.
Estudos têm mostrado que a composição químicaarbustos são essenciais para a rapidez com que queimam. O tipo de planta encontrada perto de um incêndio pode ajudar a prever como o fogo se espalhará e com que rapidez pode se espalhar para outras espécies de plantas.
O experimento visa melhorarmodelos de previsão de incêndio. Como o combate a eles custa bilhões de dólares anuais ao serviço florestal e às agências governamentais dos Estados Unidos, qualquer pesquisa que possa ajudar a tornar o combate a incêndios mais eficaz é essencial, observaram os pesquisadores.
- Das Alterações Climáticas
Pesquisadores da Norwegian Business School em Oslocriou um modelo matemático de mudanças climáticas, segundo o qual, após a cessação de todas as emissões, o aumento da temperatura continuará por pelo menos mais 100 anos.
Os pesquisadores usaram em seu modeloinformações sobre o clima de 1850 até os dias atuais. Com base nisso, eles previram como as temperaturas globais mudarão e quanto o nível do mar aumentará em 2.500.
Como resultado, descobriu-se que se o pico de emissõesos gases com efeito de estufa ocorrerão por volta de 2030 e, em 2100, cairão para zero; depois, em 2500, as temperaturas globais ainda serão três graus mais elevadas e os níveis do mar serão 2,5 m mais elevados do que em 1850. E esta é a previsão mais favorável.
Embora parte do dióxido de carbono do ar seja absorvido pela biomassa, solo e oceanos, isso não impedirá o aquecimento global de forma alguma. O ponto sem retorno foi ultrapassado antes de 2020.
Como podemos melhorar nossas previsões?
No futuro, a qualidade dos dados irá melhorar graças aespectrorradiômetros, radares e lidares (lasers) em novos satélites. As naves espaciais avançadas já são capazes de direcionar equipamentos, se necessário.
Outra direção promissora são as medições usando smartphones comuns equipados com todos os tipos de sensores e outros produtos eletrônicos de consumo.
Há outro problema - diminuir o zoommodelo e o crescimento do volume de dados, a complexidade dos cálculos aumenta enormemente. Por exemplo, a previsão do tempo utiliza alguns dos computadores mais poderosos do mundo.
Eles são caros e seu desempenho é superior.não aumenta na mesma taxa: os microcircuitos de silício quase não têm onde melhorar. Além disso, os meteorologistas modernos têm um legado de milhões de linhas de código, o que torna os cálculos difíceis de otimizar.
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