stringtranslate.com

Неопределенность

Часто возникают ситуации, когда необходимо принять решение, когда результаты каждого возможного выбора неопределенны.

Неопределенность или неопределенность относится к эпистемическим ситуациям, связанным с несовершенной или неизвестной информацией . Она применяется к предсказаниям будущих событий, к физическим измерениям, которые уже сделаны, или к неизвестному. Неопределенность возникает в частично наблюдаемых или стохастических средах, а также из-за невежества , лени или того и другого. [1] Она возникает в любом количестве областей, включая страхование , философию , физику , статистику , экономику , финансы , медицину , психологию , социологию , инженерию , метрологию , метеорологию , экологию и информатику .

Концепции

Хотя эти термины используются широкой общественностью по-разному, многие специалисты в области теории принятия решений , статистики и других количественных областей определяют неопределенность, риск и их измерение следующим образом:

Неопределенность

Отсутствие определенности , состояние ограниченных знаний, когда невозможно точно описать существующее состояние, будущий результат или более одного возможного результата. [2]

Измерение неопределенности
Набор возможных состояний или результатов, где вероятности назначаются каждому возможному состоянию или результату – это также включает применение функции плотности вероятности к непрерывным переменным. [3]

Неопределенность второго порядка

В статистике и экономике неопределенность второго порядка представлена ​​в функциях плотности вероятности по вероятностям (первого порядка). [4] [5]

Мнения в субъективной логике [6] несут в себе этот тип неопределенности.

Риск

Риск — это состояние неопределенности, когда некоторые возможные результаты имеют нежелательный эффект или существенные потери. Измерение риска включает набор измеренных неопределенностей, когда некоторые возможные результаты являются потерями, и величины этих потерь. Это также включает функции потерь по непрерывным переменным. [7] [8] [9] [10]

Неопределенность против изменчивости

Существует разница между неопределенностью и изменчивостью. Неопределенность количественно определяется распределением вероятностей, которое зависит от знания вероятности того, каково единственное истинное значение неопределенной величины. Изменчивость количественно определяется распределением частот множественных случаев величины, полученных из наблюдаемых данных. [11]

Неопределенность Найта

В экономике в 1921 году Фрэнк Найт различал неопределенность и риск, при этом неопределенность была отсутствием знаний, которые неизмеримы и не поддаются расчету. Из-за отсутствия четко определенной статистики в большинстве экономических решений, где люди сталкиваются с неопределенностью, он считал, что мы не можем измерить вероятности в таких случаях; теперь это называется неопределенностью Найта . [12]

Неопределенность следует понимать в смысле, радикально отличном от привычного понятия риска, от которого она никогда должным образом не отделялась.... Существенным фактом является то, что «риск» в некоторых случаях означает величину, поддающуюся измерению, в то время как в других случаях это нечто определенно не такого характера; и существуют далеко идущие и решающие различия в значениях явлений в зависимости от того, какое из двух действительно присутствует и действует.... Оказывается, что измеримая неопределенность, или собственно «риск», как мы будем использовать этот термин, настолько отличается от неизмеримой, что на самом деле он вообще не является неопределенностью.

—  Фрэнк Найт (1885–1972), Риск, неопределенность и прибыль (1921), Чикагский университет . [13]

Существует фундаментальное различие между вознаграждением за принятие известного риска и вознаграждением за принятие риска, стоимость которого неизвестна. Оно настолько фундаментально, что ... известный риск вообще не приведет к какому-либо вознаграждению или особой оплате.

—  Фрэнк Найт

Найт указал, что неблагоприятный исход известных рисков может быть застрахован в процессе принятия решений, поскольку он имеет четко определенное ожидаемое распределение вероятностей. Неизвестные риски не имеют известного ожидаемого распределения вероятностей, что может привести к крайне рискованным решениям компании.

Другие классификации неопределенностей и решений включают более широкое понимание неопределенности и то, как к ней следует подходить с точки зрения этики: [14]

Таксономия неопределенности

Есть некоторые вещи, которые вы знаете как истинные, и другие, которые вы знаете как ложные; тем не менее, несмотря на эти обширные знания, которыми вы обладаете, остается много вещей, истинность или ложность которых вам неизвестна. Мы говорим, что вы не уверены в них. Вы не уверены, в разной степени, во всем в будущем; многое из прошлого скрыто от вас; и есть много настоящего, о котором вы не имеете полной информации. Неопределенность повсюду, и вы не можете от нее уйти.

Деннис Линдли , Понимание неопределенности (2006)

Риск и неопределенность

Например, если неизвестно, будет ли завтра дождь, то существует состояние неопределенности. Если вероятности применяются к возможным результатам с использованием прогнозов погоды или даже просто калиброванной оценки вероятности , то неопределенность была количественно определена. Предположим, что она количественно определена как 90% вероятность солнечной погоды. Если на завтра запланировано крупное дорогостоящее мероприятие на открытом воздухе, то существует риск, поскольку вероятность дождя составляет 10%, а дождь был бы нежелателен. Кроме того, если это деловое мероприятие и если пойдет дождь, то будет потеряно 100 000 долларов, то риск был количественно определен (10% вероятность потери 100 000 долларов). Эти ситуации можно сделать еще более реалистичными, количественно определив небольшой дождь против сильного дождя, стоимость задержек против полной отмены и т. д.

Некоторые могут представить риск в этом примере как «ожидаемую потерю возможности» (EOL) или вероятность потери, умноженную на сумму потери (10% × $100 000 = $10 000). Это полезно, если организатор мероприятия «нейтрален к риску», что большинство людей не так. Большинство были бы готовы заплатить премию, чтобы избежать потери. Страховая компания, например, вычислила бы EOL как минимум для любого страхового покрытия, а затем добавила бы к этому другие операционные расходы и прибыль. Поскольку многие люди готовы покупать страховку по многим причинам, то очевидно, что EOL сам по себе не является воспринимаемой ценностью избежания риска.

Количественное использование терминов «неопределенность» и «риск» довольно последовательно в таких областях, как теория вероятностей , актуарная наука и теория информации . Некоторые также создают новые термины, не меняя существенно определения неопределенности или риска. Например, неожиданность — это вариация неопределенности, иногда используемая в теории информации . Но за пределами более математических применений термина его использование может значительно различаться. В когнитивной психологии неопределенность может быть реальной или просто вопросом восприятия, например, ожиданиями , угрозами и т. д.

Неопределенность — это форма неопределенности, когда аналитик не может четко различить два разных класса, например, «человек среднего роста» и «высокий человек». Эта форма неопределенности может быть смоделирована некоторыми вариациями нечеткой логики Заде или субъективной логики . [15]

Неопределенность — это форма неопределенности, когда даже возможные результаты имеют неясные значения и толкования. Утверждение «Он возвращается из банка» является неоднозначным, поскольку его толкование зависит от того, подразумевается ли слово «банк» как «берег реки» или «финансовое учреждение» . Неопределенность обычно возникает в ситуациях, когда несколько аналитиков или наблюдателей по-разному толкуют одни и те же утверждения. [16]

На субатомном уровне неопределенность может быть фундаментальным и неизбежным свойством вселенной. В квантовой механике принцип неопределенности Гейзенберга накладывает ограничения на то, сколько наблюдатель может когда-либо знать о положении и скорости частицы. Это может быть не просто незнание потенциально доступных фактов, а то, что нет никаких фактов, которые можно было бы найти. В физике существуют некоторые разногласия относительно того, является ли такая неопределенность неприводимым свойством природы или существуют «скрытые переменные», которые описывали бы состояние частицы даже точнее, чем позволяет принцип неопределенности Гейзенберга. [17]

Радикальная неопределенность

Термин «радикальная неопределенность» был популяризирован Джоном Кеем и Мервином Кингом в их книге «Радикальная неопределенность: принятие решений для неизвестного будущего», опубликованной в марте 2020 года. Она отличается от найтовской неопределенности тем, является ли она «разрешимой». Если неопределенность возникает из-за недостатка знаний, и этот недостаток знаний можно устранить путем приобретения знаний (например, путем первичного или вторичного исследования), то это не радикальная неопределенность. Только когда нет доступных средств для приобретения знаний, которые разрешили бы неопределенность, она считается «радикальной». [18] [19]

В измерениях

Наиболее часто используемая процедура расчета неопределенности измерений описана в "Руководстве по выражению неопределенности измерений" (GUM), опубликованном ISO . Производной работой является, например, Техническая записка 1297 Национального института стандартов и технологий (NIST) "Руководство по оценке и выражению неопределенности результатов измерений NIST" и публикация Eurachem/Citac "Количественная оценка неопределенности аналитических измерений". Неопределенность результата измерения обычно состоит из нескольких компонентов. Компоненты рассматриваются как случайные величины и могут быть сгруппированы в две категории в соответствии с методом, используемым для оценки их числовых значений:

Распространяя дисперсии компонентов через функцию, связывающую компоненты с результатом измерения, объединенная неопределенность измерения задается как квадратный корень результирующей дисперсии. Простейшая форма — это стандартное отклонение повторного наблюдения.

В метрологии , физике и инженерии неопределенность или предел погрешности измерения, когда они явно указаны, задаются диапазоном значений, которые, вероятно, включают истинное значение. Это может быть обозначено полосами погрешности на графике или следующими обозначениями: [ необходима цитата ]

В последней записи скобки являются краткой записью для записи ±. Например, применяя 10 1 ⁄ 2 метров в научном или инженерном приложении, можно записать10,5 м или10,50 м , что по соглашению означает точность до одной десятой метра или одной сотой. Точность симметрична относительно последней цифры. В этом случае это половина десятой вверх и половина десятой вниз, поэтому 10,5 означает между 10,45 и 10,55. Таким образом, подразумевается, что 10,5 означает10,5 ± 0,05 , а 10,50 означает10,50 ± 0,005 , также пишется10.50(5) и10.500(5) соответственно. Но если точность находится в пределах двух десятых, то неопределенность составляет ± одну десятую, и она должна быть явной:10,5 ± 0,1 и10,50 ± 0,01 или10.5(1) и10.50(1) . Числа в скобках относятся к цифре слева от них и не являются частью этого числа, а частью обозначения неопределенности. Они относятся к наименее значимым цифрам . Например,1.007 94 (7) означает1,007 94 ± 0,000 07 , тогда как1.007 94 (72) означает1,007 94 ± 0,000 72 . [20] Это краткое обозначение используется, например, ИЮПАК при указании атомной массы элементов .

Средняя нотация используется, когда ошибка не симметрична относительно значения, например3.4+0,3
−0,2. Это может произойти, например, при использовании логарифмической шкалы.

Неопределенность измерения можно определить, повторив измерение, чтобы получить оценку стандартного отклонения значений. Тогда любое отдельное значение имеет неопределенность, равную стандартному отклонению. Однако, если значения усредняются, то среднее значение измерения имеет гораздо меньшую неопределенность, равную стандартной ошибке среднего , которая представляет собой стандартное отклонение, деленное на квадратный корень из числа измерений. Однако эта процедура игнорирует систематические ошибки . [ необходима цитата ]

Когда неопределенность представляет собой стандартную ошибку измерения, то примерно в 68,3% случаев истинное значение измеренной величины попадает в указанный диапазон неопределенности. Например, вероятно, что для 31,7% значений атомной массы, приведенных в списке элементов по атомной массе , истинное значение лежит за пределами указанного диапазона. Если ширина интервала удваивается, то, вероятно, только 4,6% истинных значений лежат за пределами удвоенного интервала, а если ширина утраивается, то, вероятно, только 0,3% лежат за пределами. Эти значения следуют из свойств нормального распределения , и они применяются только в том случае, если процесс измерения дает нормально распределенные ошибки. В этом случае указанные стандартные ошибки легко преобразуются в доверительные интервалы 68,3% («одна сигма »), 95,4% («две сигмы») или 99,7% («три сигмы») . [ необходима ссылка ]

В этом контексте неопределенность зависит как от точности, так и от прецизионности измерительного прибора. Чем ниже точность и прецизионность прибора, тем больше неопределенность измерения. Прецизионность часто определяется как стандартное отклонение повторных измерений заданного значения, а именно с использованием того же метода, описанного выше, для оценки неопределенности измерения. Однако этот метод верен только тогда, когда прибор точен. Когда он неточен, неопределенность больше стандартного отклонения повторных измерений, и становится очевидным, что неопределенность зависит не только от инструментальной точности.

В СМИ

Неопределенность в науке и науке в целом может интерпретироваться по-разному в публичной сфере, чем в научном сообществе. [21] Это отчасти объясняется разнообразием публичной аудитории и тенденцией ученых неправильно понимать неспециалистов и, следовательно, не доносить свои идеи четко и эффективно. [21] Один из примеров объясняется моделью дефицита информации . Кроме того, в публичной сфере часто существует множество научных голосов, дающих вклад по одной теме. [21] Например, в зависимости от того, как проблема освещается в публичной сфере, расхождения между результатами нескольких научных исследований из-за методологических различий могут быть интерпретированы общественностью как отсутствие консенсуса в ситуации, когда консенсус фактически существует. [21] Такая интерпретация могла даже быть намеренно продвинута, поскольку научная неопределенность может управляться для достижения определенных целей. Например, отрицатели изменения климата последовали совету Фрэнка Лунца сформулировать глобальное потепление как проблему научной неопределенности, что было предшественником фрейма конфликта, используемого журналистами при освещении этой проблемы. [22]

«Неопределенность можно грубо сказать, что она применяется к ситуациям, в которых не все параметры системы и их взаимодействия полностью известны, тогда как незнание относится к ситуациям, в которых неизвестно, что неизвестно». [23] Эти неизвестные, неопределенность и незнание, которые существуют в науке, часто «трансформируются» в неопределенность, когда сообщаются общественности, чтобы сделать проблемы более управляемыми, поскольку научная неопределенность и незнание являются сложными концепциями для ученых, чтобы передать их без потери доверия. [21] И наоборот, неопределенность часто интерпретируется общественностью как незнание. [24] Трансформация неопределенности и незнания в неопределенность может быть связана с неправильным толкованием общественностью неопределенности как незнания.

Журналисты могут раздувать неопределенность (заставляя науку казаться более неопределенной, чем она есть на самом деле) или преуменьшать неопределенность (заставляя науку казаться более определенной, чем она есть на самом деле). [25] Один из способов, которым журналисты раздувают неопределенность, — это описание новых исследований, которые противоречат прошлым исследованиям, не предоставляя контекста для изменения. [25] Журналисты могут придавать ученым с мнением меньшинства такой же вес, как и ученым с мнением большинства, без адекватного описания или объяснения состояния научного консенсуса по этому вопросу. [25] В том же духе журналисты могут уделять неученым такое же количество внимания и важности, как и ученым. [25]

Журналисты могут преуменьшать неопределенность, устраняя «тщательно подобранные предварительные формулировки ученых, и, утрачивая эти оговорки, информация искажается и представляется как более определенная и убедительная, чем она есть на самом деле». [25] Кроме того, истории с одним источником или без какого-либо контекста предыдущих исследований означают, что рассматриваемый предмет представляется как более определенный и определенный, чем он есть на самом деле. [25] Часто в научной журналистике существует подход «продукта, а не процесса» , который также помогает преуменьшать неопределенность. [25] Наконец, и это наиболее примечательно для этого расследования, когда журналисты представляют науку как триумфальный квест, неопределенность ошибочно представляется как «уменьшаемая и разрешимая». [25]

Некоторые медиа-рутины и организационные факторы влияют на преувеличение неопределенности; другие медиа-рутины и организационные факторы помогают раздуть определенность вопроса. Поскольку широкая общественность (в Соединенных Штатах) обычно доверяет ученым, когда научные истории освещаются без тревожных сигналов от организаций с особыми интересами (религиозных групп, экологических организаций, политических фракций и т. д.), они часто освещаются в деловом смысле, в рамках экономического развития или социального прогресса. [26] Природа этих рамок заключается в том, чтобы преуменьшить или устранить неопределенность, поэтому, когда экономические и научные обещания сосредоточены на ранних этапах цикла выпуска, как это произошло с освещением биотехнологий растений и нанотехнологий в Соединенных Штатах, рассматриваемый вопрос кажется более определенным и определенным. [26]

Иногда акционеры, владельцы или реклама оказывают давление на медиа-организацию, чтобы она продвигала деловые аспекты научной проблемы, и поэтому любые утверждения о неопределенности, которые могут поставить под угрозу деловые интересы, преуменьшаются или устраняются. [25]

Приложения

Философия

В западной философии первым философом, принявшим неопределенность, был Пиррон [29] , что привело к появлению эллинистических философий пирронизма и академического скептицизма , первых школ философского скептицизма . Апория и акаталепсия представляют собой ключевые концепции в древнегреческой философии относительно неопределенности.

Уильям Макаскилл , философ из Оксфордского университета, также обсуждал концепцию моральной неопределенности. [30] Моральная неопределенность — это «неопределенность относительно того, как действовать, учитывая отсутствие определенности в какой-либо одной моральной теории, а также изучение того, как нам следует действовать, учитывая эту неопределенность». [31]

Искусственный интеллект

Многие системы рассуждений предоставляют возможности для рассуждений в условиях неопределенности. Это важно при построении агентов рассуждений , которые должны иметь дело с неопределенными представлениями мира. Существует несколько общих подходов к работе с неопределенностью. Они включают использование факторов определенности, вероятностных методов, таких как байесовский вывод или теория Демпстера-Шейфера , многозначную (« нечеткую ») логику и различные коннекционистские подходы. [32]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Питер Норвиг ; Себастьян Трун . "Введение в искусственный интеллект". Udacity . Архивировано из оригинала 2014-01-22 . Получено 2013-07-04 .
  2. ^ Хаббард, Д. У. (2014). Как измерить что угодно: поиск ценности «нематериальных активов» в бизнесе. Wiley.
  3. ^ Кабир, HD, Хосрави, A., Хосен, MA, и Нахаванди, S. (2018). Количественная оценка неопределенности на основе нейронных сетей: обзор методологий и приложений. IEEE Access. Том 6, страницы 36218 - 36234, doi :10.1109/ACCESS.2018.2836917
  4. ^ Герденфорс, Петер; Салин, Нильс-Эрик (1982). «Ненадежные вероятности, принятие риска и принятие решений». Synthese . 53 (3): 361–386. doi :10.1007/BF00486156. S2CID  36194904.
  5. ^ Дэвид Сандгрен и Александр Карлссон. Уровни неопределенности вероятности второго порядка. Polibits , 48:5–11, 2013.
  6. ^ Аудун Йосанг. Субъективная логика: формализм для рассуждений в условиях неопределенности. Springer, Гейдельберг, 2016.
  7. ^ Дуглас Хаббард (2010). Как измерить что угодно: поиск ценности нематериальных активов в бизнесе , 2-е изд. John Wiley & Sons. Описание Архивировано 22.11.2011 на Wayback Machine , содержание Архивировано 27.04.2013 на Wayback Machine , и предварительный просмотр.
  8. ^ Жан-Жак Лаффон (1989). Экономика неопределенности и информации , MIT Press. Описание Архивировано 25.01.2012 на Wayback Machine и ссылки на предварительный просмотр глав.
  9. ^ Жан-Жак Лаффон (1980). Очерки по экономике неопределенности , Издательство Гарвардского университета. Ссылки на предварительный просмотр глав.
  10. ^ Роберт Г. Чемберс и Джон Куиггин (2000). Неопределенность, производство, выбор и агентство: подход, зависящий от состояния . Кембридж. Описание и предварительный просмотр. ISBN 0-521-62244-1 
  11. ^ Бегг, Стив Х., Мэтью Б. Уэлш и Рейдар Б. Братволд. «Неопределенность против изменчивости: в чем разница и почему она важна?». Симпозиум SPE по экономике и оценке углеводородов. OnePetro, 2014.
  12. ^ abc Knight, Frank H. (2009). Риск, неопределенность и прибыль. Kessinger Publishing. OCLC  449946611.
  13. ^ Найт, Ф. Х. (1921). Риск, неопределенность и прибыль . Бостон: Харт, Шаффнер и Маркс.
  14. ^ Tannert C, Elvers HD, Jandrig B (2007). «Этика неопределенности. В свете возможных опасностей исследование становится моральным долгом». EMBO Rep. 8 (10): 892–6. doi :10.1038/sj.embor.7401072. PMC 2002561 . PMID  17906667.  
  15. ^ Уильямсон, Тимоти (1994). Неопределенность. Psychology Press. ISBN 0-415-03331-4. OCLC  254215717.
  16. ^ Винклер, Сюзанна (2015), «Исследование неоднозначности и модели неоднозначности с трансдисциплинарной точки зрения», Ambiguity , Берлин, Мюнхен, Бостон: DE GRUYTER, стр. 1–26, doi :10.1515/9783110403589-002, ISBN 9783110403589, получено 2023-04-02
  17. ^ ab Соловьев, В.; Соловьева, В.; Сапцин, В. (2014). "Принцип неопределенности Гейзенберга и экономические аналоги основных физических величин". doi : 10.31812/0564/1306 . S2CID  248741767. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ "Радикальная неопределенность". Джон Кей . 2020-02-12 . Получено 2023-06-30 .
  19. ^ Кинг, Мервин; Кей, Джон (2020). Радикальная неопределенность: принятие решений для неизвестного будущего . The Bridge Street Press.
  20. ^ "Стандартная неопределенность и относительная стандартная неопределенность". Ссылка CODATA . NIST . Архивировано из оригинала 16 октября 2011 г. Получено 26 сентября 2011 г.
  21. ^ abcde Zehr, SC (1999). Представления ученых о неопределенности. В Friedman, SM, Dunwoody, S., & Rogers, CL (ред.), Communicating certainness: Media lighting of new and discouraged science (3–21). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc.
  22. ^ Нисбет, М.; Шойфеле, Д.А. (2009). «Что дальше для научной коммуникации? Перспективные направления и затянувшиеся отвлечения». Американский журнал ботаники . 96 (10): 1767–1778. doi :10.3732/ajb.0900041. PMID  21622297. S2CID  11964566.
  23. ^ Шекли, С.; Уайнн, Б. (1996). «Представление неопределенности в науке и политике глобального изменения климата: устройства и полномочия по упорядочению границ». Наука, технологии и человеческие ценности . 21 (3): 275–302. doi :10.1177/016224399602100302. S2CID  145178297.
  24. ^ Somerville, RC; Hassol, SJ (2011). «Сообщение науки об изменении климата». Physics Today . 64 (10): 48–53. Bibcode : 2011PhT....64j..48S. doi : 10.1063/pt.3.1296.
  25. ^ abcdefghi Стокинг, Х. (1999). «Как журналисты справляются с научной неопределенностью». В Фридмане, С.М.; Данвуди, С.; Роджерс, К.Л. (ред.). Передача неопределенности: освещение в СМИ новой и противоречивой науки . Махвах, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум. стр. 23–41. ISBN 978-0-8058-2727-9.
  26. ^ ab Нисбет, М.; Шойфеле, Д.А. (2007). «Будущее общественного участия». The Scientist . 21 (10): 38–44.
  27. ^ Грегори, Кент Дж.; Биббо, Джованни; Паттисон, Джон Э. (2005). «Стандартный подход к неопределенностям измерений для ученых и инженеров в медицине». Австралийские физические и инженерные науки в медицине . 28 (2): 131–139. doi :10.1007/BF03178705. PMID  16060321. S2CID  13018991.
  28. ^ "Категория:Неопределенность - EVOCD". Архивировано из оригинала 2015-09-26 . Получено 2016-07-29 .
  29. ^ Пиррон , Интернет-энциклопедия философии https://www.iep.utm.edu/pyrho/
  30. ^ Макаскилл, Уильям, Кристер Биквист и Тоби Орд (2020) Моральная неопределенность, Оксфорд: Oxford University Press.
  31. ^ "Моральная неопределенность - Форум EA". 10 сентября 2020 г.
  32. ^ Моисей, Йорам; Варди, Моше Y; Фейгин, Рональд; Хэлперн, Джозеф Y (2003). Рассуждения о знаниях. MIT Press. ISBN 978-0-262-56200-3.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите значение слова «неопределенность» в Викисловаре, бесплатном словаре.
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с неопределенностью .
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Неопределенность» .