Čo je prognóza?
Prognózovanie je vypracovanie prognózy; V užšom zmysle slova je to zvláštne
Potreba prognózy je spôsobená túžbou vedieťbudúce udalosti, ktoré sú spoľahlivé, sú v zásade nemožné, a to na základe štatistických (chyby súčasných odhadov), pravdepodobnostných (multivariance následkov), empirických (metodologické chyby modelov), filozofických (obmedzené súčasné vedomosti) princípov.
Presnosť akejkoľvek predpovede je spôsobená:
- objem „skutočných“ (overených známou chybou) počiatočných údajov a obdobie ich zberu;
- objem neoverených zdrojových údajov a doba ich zberu;
- vlastnosti prognostického objektu a systém jeho interakcie s prognostickým subjektom;
- predpovedné metódy a modely.
S nárastom súboru faktorov ovplyvňujúcich presnosť predpovede je prakticky nahradený rutinnými výpočtami s určitou chybou v ustálenom stave.
Prognózy sú rozdelené (podmienene):
- podľa pojmov: krátkodobé, strednodobé, dlhodobé, dlhodobé;
- podľa rozsahu: súkromné, miestne, regionálne, sektorové, štátne, svetové (globálne);
- podľa zodpovednosti (autorstvo): osobné, na úrovni podniku (organizácie), na úrovni štátnych orgánov.
Medzi hlavné predpovedné metódy patria:
- štatistické metódy;
- odborný posudok (napríklad metóda Delphi);
- metódy modelovania vrátane simulácie;
- intuitívne (to znamená, že je vyrobené bez použitia technických prostriedkov, improvizované, „v mysli“ špecialistom, ktorý má skúsenosti s predtým používanými vedeckými metódami v tomto type predpovedí).
Metódy štatistického predpovedania
Štatistické metódy prognózovania sú vedeckou a vzdelávacou disciplínou, ktorej hlavnými úlohami je vývoj, štúdium a aplikácia moderných matematických a štatistických metód prognózovania založených na objektívnych údajoch.
Rozvoj teórie a praxepravdepodobnostno-štatistické modelovanie metód expertného prognózovania; metódy prognózovania v rizikových podmienkach a kombinované metódy prognózovania využívajúce spoločne ekonomicko-matematické a ekonometrické (matematicko-štatistické aj expertné) modely.
Vedeckým základom metód štatistického predpovedania je aplikovaná štatistika a teória rozhodovania.
Najjednoduchšie metódy na rekonštrukciu závislostí používané na predpovedanie sú založené na danom časovom rade, t. j. funkcii definovanej v konečnom počte bodov na časovej osi.
Posúdenie presnosti predpovede (najmä spomocou intervalov spoľahlivosti) je nevyhnutnou súčasťou prognostického postupu. Typicky sa používajú pravdepodobnostno-štatistické modely obnovy závislosti, napríklad zostavujú najlepšiu predpoveď pomocou metódy maximálnej pravdepodobnosti.
Parametrické (zvyčajne založené namodely normálnej chyby) a neparametrické odhady presnosti predpovede a limitov spoľahlivosti pre ňu (na základe Centrálnej limitnej vety o teórii pravdepodobnosti). Používajú sa tiež heuristické techniky, ktoré nie sú založené na pravdepodobnostno-štatistickej teórii, napríklad metóda kĺzavých priemerov.
Viacrozmerná regresia, vrátane použitia neparametrických odhadov hustoty distribúcie, je v súčasnosti hlavným štatistickým prognostickým nástrojom.
Nereálny predpoklad normalityNie je potrebné používať chyby merania a odchýlky od regresnej priamky (plochy); na opustenie predpokladu normality je však potrebné spoliehať sa na iný matematický aparát, založený na viacrozmernej centrálnej limitnej vete teórie pravdepodobnosti, linearizačnej technológie a dedičnosti konvergencie.
Prognostické aplikácie
V prípade prognóz pomocou časového radu je to zvyčajnepoužívať počítačové programy. To vám umožňuje automatizovať väčšinu operácií pri vytváraní prognózy a tiež vám umožňuje vyhnúť sa chybám spojeným so zadávaním údajov a vytváraním modelov.
Takéto aplikácie môžu byť lokálne (prejeden počítač) a internetové aplikácie (dostupné napríklad ako webová stránka). Programy ako R, SPSS, Statistica, Forecast Pro, Forecast Expert by sa mali rozlišovať ako lokálne aplikácie.
Čo sa dá predvídať?
- počasie
Chyby vo výpočtoch budúcich stavov atmosféry a iných chaotických systémov sa časom nahromadia, takže predpoveď počasia na deň dopredu je oveľa lepšia ako na mesiac.
Avšak presnosťrastie postupne: moderné päťdňové predpovede sú rovnako dobréako pred 40 rokmi - jednodňový. Užitočnú predpoveď je možné urobiť na deväť až desať dní. A limit predvídateľnosti pre klasické modely je podľa Alexandra Černokulského dva týždne.
Všetky tieto modely sú postavené na rovnakom princípe.Počasie je popísané niekoľkými základnými rovnicami, ktoré sa riešia krok za krokom dosadením pozorovacích údajov, a nie vo všeobecnej forme, ako sa to učí v škole – takto sa jednoducho vyriešiť nedajú.
Aby ste neskončili v nepríjemnej pozícii, ako to kedysi urobil Lorenz, model sa spustí 10-20-krát, pričom sa mierne menia počiatočné hodnoty – pridáva sa šum, aby sa zvážili rôzne možnosti.
- Magnetické búrky
Vedci z celého sveta pracujú už 70 rokovzistiť dôvody abnormálneho ohrevu slnečnej koróny. Tento proces je spojený s magnetickými búrkami, ktoré je stále nemožné presne predpovedať.
Teplota slnečnej koróny - vonkajšia vrstvaatmosféra Slnka - má asi 1 milión stupňov Celzia a na niektorých miestach dosahuje takmer 10 miliónov. Nižšia atmosféra však dosahuje iba 5,5 tisíc stupňov.
Z toho vyplýva záver: čím ďalej od stredu Slnka, tým je teplejšie, hoci v jeho vnútri je opak pravdou. Mechanizmus, akým toto zahrievanie koróny funguje, je stále nejasný.
Šírenie Alfvénových vĺn Samaravedci skúmajú pomocou rovníc dynamiky magnetického plynu. Na základe výsledkov práce vedci predstavia sústavy rovníc, ktoré matematicky presne popisujú rôzne parametre a modely ohrevu slnečnej koronálnej plazmy.
- Sopečné erupcie
Vedci zo Stanfordskej univerzityanalyzoval umiestnenie kryštálov olivínu, ktoré zamrzli v láve po výbuchu hory Kilauea. Vedcom sa teda podarilo zistiť podrobnosti procesov prebiehajúcich v útrobách Zeme - tieto informácie pomôžu predpovedať budúce erupcie.
Vedci vysvetlili, že sa snažili vytváraťalgoritmus na predpovedanie sopečných výbuchov. Mnoho procesov, ktoré by to mohli naznačovať, však prebieha hlboko pod zemou v lávových trubiciach. Po erupcii sú takmer vo všetkých prípadoch zničené všetky podzemné značky, ktoré by mohli slúžiť ako vodítko pre prieskumníkov.
Vedci sa teda zamerali na štúdium olivínových kryštálov, ktoré vznikli počas masívnej erupcie na Havaji pred viac ako polstoročím.
Potom Stanfordskí vedciUniverzity našli spôsob, ako otestovať počítačové modely toku magmy, ktoré podľa nich môžu odhaliť viac údajov o minulých erupciách a možno pomôcť predpovedať tie budúce.
- Požiare
Výskum požiarneho laboratória univerzityMeno Brighama Younga v Spojených štátoch poskytuje presnejší obraz o tom, odkiaľ požiare začínajú a ako sa šíria. Vedci sú presvedčení, že akékoľvek nové údaje, ktoré pomôžu zvládnuť prírodné katastrofy, ušetria rozpočtu krajiny milióny dolárov.
Štúdie preukázali, že chemické zloženiekríky sú nevyhnutné pre to, ako rýchlo horia. Typ rastliny, ktorá sa nachádza v blízkosti ohňa, môže pomôcť predpovedať, ako sa oheň rozšíri a ako rýchlo sa rozšíri na ďalšie druhy rastlín.
Cieľom experimentu je zlepšiť samodely predpovedania požiaru. Vedci poznamenali, že keďže náklady na lesné hospodárstvo USA a vládne agentúry sú ročne miliardy dolárov, je nevyhnutný akýkoľvek výskum, ktorý môže pomôcť zefektívniť hasenie požiaru.
- Zmena podnebia
Vedci z Nórskej obchodnej školy v Oslevytvoril matematický model zmeny podnebia, podľa ktorého po ukončení všetkých emisií bude rast teploty pokračovať najmenej ďalších 100 rokov.
Vedci použili vo svojom modeliinformácie o klíme od roku 1850 do súčasnosti. Na základe toho predpovedali, ako sa zmenia globálne teploty a o koľko stúpne hladina mora pred rokom 2500.
V dôsledku toho sa ukázalo, že ak vrchol emisiískleníkové plyny sa vyskytnú okolo roku 2030 a do roku 2100 klesnú na nulu, potom do roku 2500 budú globálne teploty stále o tri stupne vyššie a hladina morí bude o 2,5 m vyššia ako v roku 1850. A toto je najpriaznivejšia predpoveď.
Aj keď časť oxidu uhličitého zo vzduchu bude absorbovaná biomasou, pôdou a oceánmi, nijako to nezastaví globálne otepľovanie. Bod návratu už nebol prekonaný pred rokom 2020.
Ako môžeme zlepšiť naše predpovede?
V budúcnosti sa kvalita údajov zlepší vďakaspektroradiometre, radary a lidary (lasery) na nových satelitoch. Pokročilé kozmické lode sú už schopné v prípade potreby usmerniť vybavenie.
Ďalším sľubným smerom sú merania pomocou bežných smartfónov vybavených všetkými druhmi senzorov a inej spotrebnej elektroniky.
Je tu ďalší problém – s oddialenímmodelu a rast objemu dát enormne narastá zložitosť výpočtov. Napríklad predpoveď počasia využíva niektoré z najvýkonnejších počítačov na svete.
Sú drahé a ich výkon je vyšší.sa nezvyšuje rovnakou rýchlosťou: kremíkové mikroobvody sa nemajú takmer kde vylepšiť. Okrem toho majú moderní meteorológovia odkaz na milióny riadkov kódu, čo sťažuje optimalizáciu výpočtov.
Čítaj viac
Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?
Vedci objavili mýtickú časticu Odderonu
Najtajomnejší prírodný úkaz. Odkiaľ pochádza guľový blesk a v čom je nebezpečný?