Нейт Сильвер - Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет

Как вы, возможно, уже догадались, модель прогнозирования землетрясений Кейлиса-Борока обладала огромным оверфиттингом. В ней использовался невероятно сложный набор уравнений, примененных к данным с большой долей шумов. За это пришлось заплатить свою цену – из 23 прогнозов, сделанных на ее основе, лишь три оказались верными. Дэвид Боумэн признал, что в созданной им модели имелись аналогичные проблемы, и вовремя перестал над ней работать.

Должен сразу сказать, что эти ошибки, как правило, представляют собой вполне искренние заблуждения. Если воспользоваться названием другой книги, то они отражают нашу склонность быть одураченными случайностью [81]. Особенности нашей модели могут казаться нам вполне объяснимыми и допустимыми. Мы даже можем, в полной мере этого не осознавая, работать в обратном направлении и создавать убедительно звучащие теории, позволяющие рационализировать нашу точку зрения и тем самым дурачить и самих себя, и своих друзей с коллегами. Майкл Бабяк, много писавший об этой проблеме {357}, характеризует дилемму следующим образом: «В научной работе мы стараемся выстроить баланс между любопытством и скепсисом».

И любопытство часто берет над нами верх.

Наша склонность ошибочно принимать шум за сигнал способна время от времени приводить к вполне печальным последствиям в реальной жизни. Япония, несмотря на высокую степень сейсмической активности в регионе, оказалась практически неготовой к разрушительному землетрясению 2011 г. Ядерный реактор в Фукусиме был способен выдержать землетрясения магнитудой до 8,6 балла {358}, но никак не 9,1 балла. Археологические находки позволяют предположить, что в прежние времена высота цунами могла достигать 40 м {359}(что и произошло после землетрясения 2011 г.), однако эти случаи были, по всей видимости, забыты или проигнорированы.

Землетрясения магнитудой 9,1 балла происходят в мире в высшей степени редко – никто не может предсказать такое сильное землетрясение с точностью до десятилетия, не говоря уже о конкретной дате. Однако если говорить о Японии, то некоторые ученые и специалисты по широкомасштабному планированию предпочли полностью проигнорировать такую возможность, что может свидетельствовать о присутствии оверфиттинга.

На рис. 5.6a представлено соотношение частоты повторения исторически достоверных землетрясений и их магнитуд с эпицентром в Японии {360}. При построении графика учитывались все данные, за исключением землетрясения магнитудой 9,1 балла, произошедшего 11 марта. Как видно из рисунка, они образуют практически линейную группу; именно такое соотношение и следует из расчетов по методу Гутенберга и Рихтера. Однако при значении магнитуды около 7,5 балла на графике возникает перегиб. С 1964 г. в регионе не было землетрясений магнитудой более 8 баллов, и поэтому изменение наклона кривой кажется вполне оправданным.

Рис. 5.6а.Соотношение между средней годовой частотой землетрясений и их магнитудами; Япония (регион Тохоку), период с 1 января 1964 г. по 10 марта 2011 г.

Каким же образом соединять точки? Если вы решите следовать методу Гутенберга – Рихтера, игнорируя перегиб на графике, то у вас получится прямая линия, как приведено на рис. 5.6б. Но можно использовать и метод, который сейсмологи называют характеристическим соответствием (characteristic fit) (рис. 5.6в). Этот метод предполагает, что исторически достоверные данные о частоте повторения землетрясений в этой области могут в полной мере использоваться для создания объективной картины. В конкретном случае это может означать, что вы посчитали перегиб в имеющихся исторических данных реальным. Иными словами, предположили наличие какой-то веской причины, по которой землетрясения магнитудой выше 7,6 балла в этом регионе маловероятны.

Рис. 5.6б.Соотношение между средней годовой частотой землетрясений и их магнитудами; метод Гутенберга – Рихтера; Япония (регион Тохоку), период с 1 января 1964 г. по 10 марта 2011 г.

Рис. 5.6 в.Соотношение между средней годовой частотой землетрясений и их магнитудами; метод характеристического соответствия; Япония (регион Тохоку), период с 1 января 1964 г. по 10 марта 2011 г.