ตกลงเปลี่ยนแผนพยากรณ์พายุเฮอริเคนด้วย Doodleie หรือไม่?


ไม่ทำไมถึงเป็นคำถาม? คุณไม่สามารถไปและเปลี่ยนการทำนายของแบบจำลองได้เพราะคุณคาดหวังสิ่งที่แตกต่าง แน่นอนว่าฉันกำลังพูดเกี่ยวกับแผนที่ฉายของหมอเฮอร์ริเคนดอเรียนที่มีชื่อเสียง แผนภูมิลงวันที่ 29 สิงหาคมได้รวม "กรวยความไม่แน่นอน" สีขาวรอบ ๆ เส้นทางที่คาดการณ์ไว้ของพายุซึ่ง บางคน ต่อมาเงื้อมมือให้แหลมคมรวมแอละแบมา – ตรงกันข้ามกับการพยากรณ์อากาศบริการจริง ๆ

แต่เฮ้ บางคน อาจพูดว่า "มันเป็นกรวยของ ความไม่แน่นอนแล้วใครจะรู้ล่ะ การเดาของคนคนหนึ่งนั้นดีเหมือนกันกับคนอื่น” ดูสิฉันไม่ได้เป็นนักอุตุนิยมวิทยา แต่ฉันคิดว่าฉันเข้าใจสิ่งที่วิทยาศาสตร์เป็นอย่างดี ดังนั้นฉันอาจช่วยอธิบายความไม่แน่นอนในบริบทของการทำนายแบบจำลองได้

รูปถ่าย: รูปภาพ Chip Somodevilla / Getty

ในการทำเช่นนั้นฉันจะใช้ปัญหาง่ายกว่ามาก – ทำนายเส้นทางของลูกเทนนิสที่ถูกโยนขึ้นไปในอากาศ ในกรณีนี้เมื่อลูกบอลออกจากมือของฉันมีเพียงสองกองกำลังหลักทำงานอยู่: แรงโน้มถ่วงลงและแรงลากอากาศต่อต้านการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของลูกบอล

ที่จริงแล้วเมื่อคุณขุดลงไปมันจะกลายเป็นว่าการลากอากาศนั้นค่อนข้างซับซ้อน ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอากาศและขนาดรูปร่างและพื้นผิวของลูกบอล นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับความเร็วของลูกซึ่งหมายความว่ามันจะเปลี่ยนไปตามการเคลื่อนที่ของลูกบอล นั่นเป็นปัญหาที่ยาก แต่ถ้าฉันแบ่งมันเป็นขั้นตอนเล็ก ๆ มันก็ไม่ได้เลวร้ายนัก สิ่งนี้เรียกว่าการคำนวณเชิงตัวเลข

สมมุติว่าเราต้องการทำนายตำแหน่งที่ลูกบอลจะตกลง เราสามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ป้อนค่าเริ่มต้นและผลลัพธ์ของการคำนวณเชิงตัวเลขของเราและรับคำตอบ มันจะแม่นยำอย่างสมบูรณ์หรือไม่? ไม่เพราะเราไม่รู้ทุกอย่างเกี่ยวกับสถานการณ์ การประมาณความเร็วการเปิดตัวและมุมการเปิดใช้ของเราจะมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยและในความเป็นจริงมีปัจจัยอื่น ๆ (สิ่งนี้สำคัญมากแค่ดูที่การอภิปรายที่ดุเดือดในกีฬาเบสบอลในฤดูร้อนนี้เกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของการวิ่งกลับบ้าน)

ขอผมสาธิตสิ่งนี้โดยการคำนวณวิถีลูกเทนนิสสามลูก ลูกบอลเหล่านี้มีความเหมือนกัน แต่ต่างกันเล็กน้อย พวกเขามีเงื่อนไขเริ่มต้นที่แตกต่างกันด้วยแรงลากที่แตกต่างกัน นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น (นี่คือรหัสจริงหากคุณคลิกที่ไอคอนดินสอคุณสามารถดูและแก้ไขรหัสกระโดดได้สนุกเลย!)

ทีนี้ลองจินตนาการว่ามีพารามิเตอร์มากขึ้น อาจมีลมผลักไปด้านข้าง เป็นไปได้ฉันไม่รู้ด้วยซ้ำว่าลูกเริ่มจากที่ใด คุณสามารถจินตนาการได้ว่าด้วยการวิ่งที่แตกต่างกันของรุ่นนี้มันอาจจะแปลก นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับการคาดการณ์พายุเฮอริเคน นั่นเป็นเหตุผลที่คุณได้รับบางสิ่งบางอย่างด้วยเส้นจำนวนมากที่ดูเหมือนปาเก็ตตี้

ในแบบจำลองของเราด้านบนลูกบอลตกลงระหว่าง 7.93 ถึง 8.06 เมตร เป็นไปได้ไหมที่จะลงจอดที่ 8.7 เมตร? แน่นอนว่ามีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยกับเงื่อนไขเริ่มต้น ประมาณ 11 เมตร อืม…มันค่อนข้างไกล ยี่สิบเมตร ตกลงเป็นไปได้ทางเทคนิค แต่ อย่างมาก ไม่แน่