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

Сильвер Нейт

Наука, по крайней мере в идеале, следует именно такому сознательному процессу. Ученые публикуют статьи и участвуют в конференциях. Тестируются гипотезы, и оспариваются научные выводы; некоторым из них удается выжить в этом процессе.

Потенциально МГЭИК может служить отличным примером такого процесса достижения консенсуса. Для создания его отчетов требуются многие годы, и каждый вывод подлежит детальному изучению (принципы которого порой слишком бюрократичны и политизированы). «Мы договорились, что ни одно мнение не останется без внимания, – рассказывал мне Руд. – Если своим мнением с нами поделится ваш пьяный родственник, мы все равно его изучим». Однако вызывает немало вопросов, действительно ли подобный процесс может создавать более качественные предсказания. Разумеется, все понимают, что различные участники группы могут многое почерпнуть из опыта друг друга. Однако это же может служить причиной чрезмерного единомыслия и стадного поведения.

Некоторые участники группы могут обладать большим влиянием благодаря своей харизме или статусу, а вовсе не потому,

что их идея более качественная. Эмпирические исследования предсказаний, основанных на консенсусе, продемонстрировали довольно неоднозначные результаты, в отличие от процесса, когда отдельные члены группы предоставляют свои независимые прогнозы, которые затем объединяются или усредняются, что почти всегда приводит к улучшению правильности предсказаний {830} .

830

J. Scott Armstrong, «Combining Forecasts», in Principles of Forecasting: A Handbook for Researchers and Practitioners (New York: Kluwer Academic Publishers, June 17, 2001). http://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1005&context=marketing_papers.

Процесс, принятый в МГЭИК, может снизить степень независимости ученых, делающих прогнозы, касающиеся изменения климата. Хотя для прогноза МГЭИК номинально используется около 20 различных климатических моделей, многие из них основаны на одних и тех же предположениях и даже применяют один и тот же компьютерный код; степень пересечения между ними настолько велика, что к числу полностью независимых моделей можно отнести не больше пяти-шести {831} . Однако, невзирая на количество моделей, МГЭИК выступает, в конечном итоге, с одним прогнозом, принимаемым всей группой.

831

По материалам интервью, взятого у Криса Фореста из Пенсильванского университета.

Скептическое отношение климатологов к компьютерным моделям

«Крайне важно иметь набор разнообразных моделей, – сказал мне Кэрри Эмануэль, метеоролог из МТИ и один из ведущих мировых теоретиков ураганов. – Никто не хочет класть все яйца в одну корзину».

По словам Эмануэля, это особенно важно, поскольку в модели закладываются не только различные предположения, но и разные ошибочные представления. «Об этом никто не любит говорить, – рассказывал он. – У различных моделей ошибки программирования разные. Вы же не можете быть до конца уверены в том, что модель со многими миллионами строк кода и миллионами команд не будет иметь ни одной ошибки».

Если вы привыкли думать о спорах вокруг глобального потепления как об обмене аргументами между «скептиками» и «верующими», то могли бы предположить, что этот аргумент исходит от ученого, стоящего на позициях скептицизма. На самом деле, хотя сам Эмануэль называет себя консерватором и республиканцем {832} (что достаточно смело для преподавателя МТИ), он не считает себя скептиком по отношению к вопросу глобального потепления. Напротив, он вполне вписывается в научный истеблишмент и даже является членом Национальной академии наук.

832

Neela Banerjee, «Scientist Proves Conservatism and Belief in Climate Change Aren’t Incompartible», Los Angeles Times, January 5, 2011. http://articles.latimes.com/2011/jan/05/nation/la-na-scientist-climate-20110105.

Его книга, выпущенная в 2006 г. {833} , описывает «консенсусный» (отлично продуманный и изложенный) взгляд на суть науки о климате.

Вопросы, волнующие Эмануэля, довольно типичны для научного сообщества – ученые-климатологи практически не спорят о некоторых элементах проблемы, но никак не могут договориться о других. Проведенный среди них в 2008 г. опрос показал, что почти все они (94 %) согласны с тем, что в настоящее время происходят климатические изменения, а 84 % из них были убеждены, что эти изменения представляют собой продукт человеческой деятельности {834} . Однако среди них было значительно меньше тех, кто считает компьютерные модели климатических изменений точными.

833

Kerry Emanuel, What We Know About Climate Change (Boston: MIT Press, 2007). http://www.amazon.com/About-Climate-Change-Boston-Review/dp/0262050897.

834

Dennis Bray and Hans von Storch, «CliSci2008: A Survey of the Perspectives of Climate Scientists Concerning Climate Science and Climate Change», Institute for Coastal Research, 2008. http://www.hzg.de/imperia/md/content/hzg/zentrale_einrichtungen/bibliothek/berichte/gkss_berichte_2010/gkss_2010_9_.pdf.

Ученые по-разному оценивают способность этих моделей предсказывать глобальную

температуру и в целом скептично настроены по отношению к их способности моделировать другие возможные эффекты климатических изменений. Например, лишь 19 % опрошенных считали, что моделям удается хорошо оценивать уровень моря через 50 лет.

Думается, что такие результаты должны немало удивить тех, кто имеет порой карикатурное представление о климатологии. На самом деле ученые не используют свои модели для создания фантастических предсказаний; они сомневаются в правильности моделей ничуть не меньше, чем их критики {835} . Однако целый ряд кинофильмов, где показаны возможные климатические изменения, наподобие фильма «Неудобная правда» («An Inconvenient Truth») Ала Гора, порой бывают куда более фантастическими: там демонстрируется, как белые медведи борются за жизнь в Арктике или как происходит затопление Южной Флориды и Нижнего Манхэттена {836} . Подобные фильмы не всегда правильно отражают имеющийся научный консенсус. На самом деле ученые спорят о гораздо более банальных вещах, например о том, как создать программу, позволяющую более точно описывать облака.

835

И эти сомнения выражены не только анонимно; ученые – участники отчета IPCC очень внимательно относятся к тому, какие из их выводов имеют значительную долю доверия, а какие представляют собой, скорее, предположения.

836

Ronarld Bailey, «An Inconvenient Truth: Gore as Climate Exaggerator», Reason.com, June 16, 2006. http://reason.com/archives/2006/06/16/an-inconvenient-truth.

Наука о климате и сложные моменты

Синоптики и климатологи часто конфликтуют между собой {837} ; большое количество метеорологов явно или скрыто критически отзывается о науках, изучающих климат.

Синоптики в течение десятилетий пытаются улучшить свои прогнозы и все равно ожидают, что после каждого неверного прогноза на них обрушатся десятки разгневанных зрителей или слушателей. Но предсказать погоду даже на сутки вперед – невероятно трудная задача. Так могут ли прогнозисты-климатологи, применяющие практически те же самые техники, эффективно предсказать, каким будет климат через десятилетия?

837

Leslie Kaufman, «Among Weathercasters, Doubt on Warming», New York Times, March 29, 2010. http://www.nytimes.com/2010/03/30/science/earth/30warming.html?pagewanted=all.

Отчасти разногласия, как и в случае с понятием «консенсус», являются исключительно семантическими. Климат определяется долгосрочным равновесием, которого достигает планета; погода описывает краткосрочные отклонения от него {838} . Прогнозисты климата не пытаются предсказать, пойдет ли дождь в городе Тулса 22 ноября 2062 г., хотя при этом их может интересовать, выпадет ли в Северном полушарии больше осадков в целом.

При всем этом метеорологам приходится решать целый ряд комплексных вопросов [164] : именно из множества попыток предсказать погоду возникла целая научная дисциплина, называемая теорией хаоса. Комплексность приходится учитывать и климатологам. Например, облака представляют собой довольно уникальные явления, для точного моделирования которых требуется значительная вычислительная мощность. При этом облака могут оказывать существенное влияние на петли обратной связи, присущие климатическим прогнозам {839} .

838

«What’s the Difference Between Weather and Climate?», NASA, February 1, 2005. http://www.nasa.gov/mission_pages/noaa-n/climate/climate_weather.html.

164

В этой главе я использую термин комплексность «complexity», чтобы подчеркнуть всю сложность происходящих в этой области процессов. В науке имеется особая дисциплина – теория сложности, которую некоторые ученые отличают от теории хаоса. Ряд интересных идей этой теории рассмотрен в главе 5. – Прим. авт.

839

Anthony Del Genio, «Clouds and Climate Change: The Thick and Thin of It», Goddard Institute for Space Studies, NASA, December 2000. http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/delgenio_03/.

Как это ни иронично звучит, но именно прогнозирование погоды можно считать одной из историй успеха, описанных в этой книге. Благодаря упорному труду и слиянию вычислительных мощностей с человеческим суждением прогнозы стали значительно лучше, чем десятилетие или два назад. Учитывая, что прогнозисты в большинстве областей склонны к излишней самоуверенности, крайне приятно видеть, что синоптики безжалостно относятся к себе и своим собратьям по прогнозированию. Их достижения опровергают идею о том, что комплексность препятствует прогрессу.