Как делать научные предсказания
Предсказания, а не случайность
Как сделать предсказания любых событий так, чтобы тебе поверили серьезные учёные, ты стал знаменитым и получил нобелевку? Это очень просто: надо убедить учёных в том, что твои предсказания — это именно предсказания, а не случайность. Для этого вполне хватит школьного курса теории вероятностей. Итак, на надо выполнить лишь три пункта.
Пункт 1. Опишем предсказываемое событие, ограничив его временным и пространственным интервалом. К примеру, мы утверждаем, что некое событие произойдёт в следующие сутки (временной интервал) в пределах 100 км (пространственный интервал).
Далее нам надо подсчитать вероятность случайного появления этого события в указанном интервале. Для этого есть различные методы, в зависимости от типа событий, их распределения и т.д. Но это надо сделать, и именно для этого мы указываем чёткий временной и пространственный интервал события. Обозначим эту вероятность Pслуч.
Искушение: В этом пункте очень хочется схитрить, объявив интервал равный бесконечности. То есть, это событие на другом конце Земли — это мы немного в координатах ошиблись, а то что оно через год — ошибка во времени. Но увы — именно для этого нам и нужна оценка случайного появления. В случае бесконечного интервала она будет слишком близка к 1.
Пункт 2. Далее мы будем смотреть, сколько из предсказанных событий произошло. И на основании этого подсчитаем вероятность уже наших предсказаний. То есть, если в указанном промежутке событие фактически произошло, ставим плюс один, не произошло — ноль, и так для всех наших предсказаний. Обозначим эту вероятность Рпред.
Искушение: Иногда событие не попадает в наш диапазон совсем чуть-чуть. Плюс час, минус километр. И очень хочется его подсчитать как совпадение. Многие недобросовестные исследователи так и делают. Но нет — нам надо либо расширять изначально диапазон предсказаний, либо выбрасывать наше событие из подсчёта как неуспешное.
Дилемма: И тут есть такая интересная дилемма — если мы увеличим диапазон, в него попадут больше предсказанных событий. Но — увеличится и вероятность случайного совпадения. Уменьшая диапазон — уменьшаем точность своих предсказаний.
Оценочный анализ Далее можно провести оценочный анализ Pслуч. и Pпред. Если вероятность случайного события намного больше предсказанного, или они примерно равны — то мы занимаемся чем-то не тем. Обманом, подгонкой фактов –, но только не предсказаниями. Если же Pслуч. намного меньше 1, а Pпред. больше хотя бы 0.5 — то можно говорить о том, что исследование удалось. Дальше надо строить более точные вероятностные оценки, затем писать статьи и бежать за нобелевкой. Оценочный анализ на этом будет закончен.
Вам кажется, что эта статья ни о чём, и всё это — очевидные для исследователя вещи? Но увы, исследование, которое я сделал ниже, показывает полное непонимание этих вещей людьми, официально занимающимися наукой.
Часть вторая: предсказание землетрясений
Перейдём к исследованию достоверности предсказаний землетрясений. Написать эту статью меня сподвигла дискуссия, начавшаяся в комментах к этому посту. Суть такая: некий коллектив учёных считает, что он может предсказывать землетрясения, а один из авторов даже выкладывает эти предсказания на сайте. Я взялся проверить достоверность со статистической точки зрения.
Для начала, сложность возникла с границами предсказаний — автор нигде напрямую не указывает, в каком диапазоне оно делается. То есть, как понять, что вот это событие — это именно то, что мы предсказали? Ответа в научных статьях нет. Мало того, из графика точности предсказаний видно — авторы рассматривают в качестве успешных предсказания событий, случившихся за 1000 км. от предсказанной точки.
Но мы можем определить границы сами. Для этого возьмём эти цитаты из их научных работ:
Эпицентр землетрясения, пока, включает район с радиусом около 50 км.
Мы видим, что погрешность в градус (это порядка 100 км) — вполне приемлемая точность по координатам. Это подтверждается и вышеприведенным графиком. Для интервала по времени возьмём сутки, исходя из следующей цитаты:
Время наступления предполагаемого землетрясения могло варьировать в пределах ± 13 ч от расчетного срока. Из 1118 прогнозов 978 случаев оправдались в тот день, на который они прогнозировались;
По сообщениям авторов, заявленная точность такого прогноза:
Успешность данных прогнозов составляет около 70 — 80%.
Независимая оценка прогноза
Для оценки было взято 15 сентября 2016 года (я мог проверить, что прогноз действительно появился за один день до события, и с тех пор не менялся). Чтобы не создавать нагрузку на сайт автора, прикладываю картинку с прогнозом.
Фактические данные были взяты с сайта EMSC
На сайте есть возможность посмотреть все землетрясения за любой промежуток времени, с определёнными магнитудами. Данные можно скачать в виде CSV или наложить на гугл-карту: 
Мы видим полное несовпадение данных. Данные брались за 15 сентября, выбирались все события с магнитудой больше 3. Если мы сравним эти изображения, мы увидим что очаги не совпадают на десятки градусов. Там даже не надо углубляться в подсчёты, из рисунков и так всё ясно. Но можно сделать небольшой дополнительный анализ. В таблице в левой колонке предсказанные данные, в правой — координаты ближайшего эпицентра, если эпицентр находится ближе примерно десятка градусов от предсказанной точки.
| Предсказанные | Фактические |
| 24N 121E (большое) | |
| 39N 123W | |
| 31N 115W | |
| 47N 67W | |
| 0.5S 78.5W | 3.34S 80.8W |
| 39N 28W | |
| 42N 13E | 42.8N 13.2E |
| 36N 4E | |
| 36.5N 22E | 40.1N 24.8E |
| 36N 70E | |
| 54N 164E | |
| 6N 126E | 3.8N 129.1E |
| 42S 172E |
Из 13 событий (одно из них — сильное), всего 4 произошли в пределах 1000 км. от указанной точки, и всего одно вписалось в заявленный авторами квадрат 50 км.
Неужели что-то совпало?
Но одно из них — совпало с точностью до градуса! Неужели хоть что-то получилось? Нет, всё проще, оно не подходит оценку по случайности. Как видно из приведенной ниэе таблицы фактических землетрясений, там просто трясло каждый день, начиная с 10 сентября. Поэтому вероятность события в указанной точке за 15 сентября была слишком близка к 1.
| Date | Latitude | Longitude | Magnitude |
| 15.09.2016 | 42.82 | 13.19 | 4.3 |
| 14.09.2016 | 42.73 | 13.18 | 3.2 |
| 13.09.2016 | 42.58 | 13.2 | 3.4 |
| 12.09.2016 | 42.8 | 13.22 | 3.2 |
| 11.09.2016 | 42.68 | 13.28 | 3.3 |
| 10.09.2016 | 42.79 | 13.24 | 3.1 |
| 10.09.2016 | 42.96 | 13.16 | 3.3 |
| 10.09.2016 | 42.84 | 13.26 | 3 |
Ввиду явного несоответствия двух картинок — предсказанных и фактических землетрясений, дальнейший анализ проводить не вижу смысла, можно переходит к выводам.
Вывод
Судя по статистическим данным, предсказания от данных учёных не имеют никакой силы. Кого именно обманывают авторы — людей или себя, остаётся неизвестным. Но их графики, в которых они показывают достоверность предсказаний — не соответствуют действительности.
Что, собственно, хорошо соотносится с работами учёных USGS которые в недавних работах показали невозможность краткосрочных прогнозов, так как система хаотична — из-за сложного строения земной коры возмущение нарастает экспоненциально. Это как с кучкой песка — подсыпая по песчинке, мы знаем что рано или поздно горка осыпится (долгосрочные прогнозы (годы, десятилетия) делаются) –, но мы не знаем, когда именно это произойдёт (краткосрочные (сутки и часы) невозможны). Подробнее и интереснее написано тут, в разделе «Уроки прошлого, сомнения и надежды на будущее».
