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黑天鹅事件

领先图像©JM Soedher / Adobe Stock

不幸的是,黑天鹅事件与娜塔莉·波特曼或西澳大利亚无关;它描述的是一种极其不可能发生的事件,但却可能导致大规模的剧变。例如,2008年的全球经济衰退,或者2020年的大部分时间。

根据定义,没有人看到黑天鹅事件的到来,但斯坦福大学的研究人员正试图改变这种情况。他们正在建立一种计算方法,试图预测下一个优雅的颈部何时会抬起头来。

“这项工作是令人兴奋的,因为这是一个机会的知识和计算工具,我们在实验室建设和使用那些为了更好地理解——甚至预测或预报——发生在我们周围的世界,”博王,斯坦福大学的生物工程助理教授和这项研究的资深作者,告知斯坦福大学新闻

预测前所未有的事件

发表在PLOS计算生物学斯坦福大学新闻报道说,这种方法基于自然系统,可能在环境和医疗保健研究中有用。(在其他有“黑天鹅事件”的领域,比如经济和政治,应用可能会更靠后。)

据《斯坦福新闻》报道,这项工作的灵感来自于王教授实验室的研究助理塞缪尔·布雷。

“现有的方法依赖于我们所看到的来预测未来可能发生的事情,这就是为什么它们往往会错过黑天鹅事件,”王告诉斯坦福新闻。

“但山姆的方法不同,因为它假设我们只看到世界的一部分。它可以推断出我们所缺失的东西,这对预测非常有帮助。”

它是如何工作的

布雷多年来一直在研究微生物群落,在这段时间里,他观察到一些事件,其中一种微生物的数量会激增,压倒它的竞争对手。Bray和Wang想知道这种情况是否也会发生在实验室之外,如果是的话,是否可以预测。

为了找到答案,他们不仅需要找到有自己的“黑天鹅事件”的生态系统,还需要找到拥有大量详细数据的生态系统,包括事件本身和发生事件的生态系统。

我们选择了三组来自自然系统的数据集:对猕猴桃海岸的藻类、藤本动物和贻贝进行了20年的月度测量;8年里,每周测量两次黑海浮游生物水平;哈佛大学的一项研究对森林进行了净碳测量每半个小时自1991年以来。

根据定义,没有人看到黑天鹅事件的到来,但斯坦福大学的研究人员正试图改变这种情况。

他们使用统计物理学来处理所有这些数据,统计物理学使用概率论和统计学来试图解开物理事件的谜团。特别地,他们使用了为雪崩和其他自然系统开发的模型,这些物理波动是短期的,极端的,并且在没有通知的情况下发生——与黑天鹅事件相同的性质。

根据这一分析,他们开发了一种预测黑天鹅事件的方法。该方法将对物种和时间尺度等变量开放,使其即使在质量较低的数据下也能工作。

该方法在构建的三个数据集上进行了测试。使用只有最小方差的碎片,该方法确实准确地预测了黑天鹅事件的发生。

Wang和Bray希望扩大他们的预测范围,将其引入可能发生黑天鹅事件的其他领域,包括经济学、流行病学和物理学。

这项工作加入了一个新兴的人工智能算法和计算模型领域,该领域面向极端事件,包括旨在预测森林火灾,协助海上搜救和优化应急响应

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