Черный лебедь. Сколько раз вы слышали о Черном лебеде? К сожалению, это не имеет ничего общего с Натали Портман, но это гораздо более «абсолютный» термин. В нем описывается крайне маловероятное событие, которое, если оно произойдет, может вызвать гигантские потрясения. Два примера прежде всего? Финансовый кризис 2008 года и… все, что мы видели с 2020 года.
По определению никто не видит прихода черного лебедя, иначе какой бы это был черный лебедь? Непредсказуемый. Точка. Но стэнфордские исследователи не из тех, кто останавливается на первой (и сотой) трудности, и по этой причине они пытаются что-то изменить. Они создают вычислительный метод, чтобы попытаться предсказать, когда произойдет следующее «непредсказуемое» событие.
Можем ли мы предсказать черного лебедя?
«Эта работа увлекательна, потому что это возможность использовать знания и вычислительные инструменты, которые мы создаем в лаборатории, и использовать их в реальности. Чтобы лучше понять (и даже предсказать), что происходит в мире вокруг нас», — говорит он. Бо Ван, доцент кафедры биоинженерии в Стэнфорде и старший автор исследования.
Опубликовано в PLOS Computational Biology, этот метод основан на естественных системах и может быть полезен в исследованиях окружающей среды и здоровья. (Применения в других областях с событиями черного лебедя, таких как экономика и политика, могут появиться вскоре после этого.)
«Существующие методы прогнозирования полагаются на прошлые данные для прогнозирования будущих», — говорит Ван. «И именно поэтому они склонны предсказывать предсказуемое, а не непредсказуемое, как черный лебедь». Новый метод, вдохновленный исследователем Сэмом Бреем, который работает в лаборатории Ванга, вводит в уравнение неизвестный элемент. Он предполагает, что мы видим только часть мира, и пытается выяснить, чего не хватает.
Наука о непредсказуемом
Брей изучал микробные сообщества в течение многих лет, и за это время он наблюдал некоторые события, когда микроб взорвался в популяции, устранив своих соперников. Брэй и Ван задались вопросом, могло ли это произойти и за пределами лаборатории, и если да, то можно ли это предсказать.
Чтобы выяснить это, им нужно было не только найти экологические системы, в которых этот черный лебедь уже встречался, но и эти системы также должны были иметь огромное количество подробных данных как о самих событиях, так и об экосистеме.
Для разработки метода были выбраны три набора данных из природных систем: измерения водорослей, ракушек и мидий на побережье Киви берется ежемесячно в течение 20 лет; уровни планктона Черного моря дважды в неделю в течение восьми лет; и Гарвардское исследование, которое он провел измерения углерода вычищается из леса каждые полчаса с 1991 года.
Исследователи обработали все эти данные с помощью статистической физики. В частности, они использовали модели, разработанные для лавин и других природных систем с краткосрочными, экстремальными и неожиданными физическими колебаниями, теми же качествами, которые отличают события, подобные черному лебедю. Взяв за основу этот анализ, они разработали метод предсказания события «черный лебедь».
Предсказатель черного лебедя! Оно работает?
Предполагается, что метод открыт для переменных, таких как виды и временная шкала, что позволяет ему работать даже с данными более низкого качества. Вооруженный фрагментами, показывающими лишь минимальные вариации, метод точно предсказал событие «черный лебедь». Это сработало, да.
Ван и Брей надеются распространить этот «предиктор» на другие области, где может произойти «черный лебедь»: экономику, эпидемиологию и физику. Работа присоединяется к растущей области алгоритмов искусственного интеллекта и вычислительных моделей, ориентированных на экстремальные явления, в том числе предназначенных для прогнозирования лесных пожаров, помощи в поиске и спасении на море и оптимизации реагирования на чрезвычайные ситуации.
