Informacja przedmiotem i narzędziem badań przyrodnika – refleksje

Informacja przedmiotem i narzędziem badań przyrodnika – refleksje

Informacja przedmiotem
i narzędziem badań przyrodnika
– refleksje z praktyki badawczej.
Piotr A. Dybczyński
http://apollo.astro.amu.edu.pl/PAD
Zaburzenia normy porządkowej w zjawiskach interpretujemy
zazwyczaj jako pewne znaki – jako zwiastuny mianowicie, w
sensie sygnalizacji wyprzedzającej fakt pewien, oraz jako
szyfry, tj. niezrozumiałe, ale znaczące coś sensy. (...)
Grzmot przy jasnym niebie uważamy za zwiastujący przelot
odrzutowca lub nadciąganie burzy; ustanie ruchu tramwajów
– za sygnał informujący o ich awarii itd. Gdy zaś taka
wykładnia jest niemożliwa, nabrzmiewa w nas „pogotowie
semantyczne”: spotkawszy jednego garbusa na ulicy, nie
pomyślimy nic jeszcze; ale gdyby miał białą czapkę z
zielonym piórem, a w ręku posoch, i gdyby w ciągu godziny
udało się nam ludzi takich spotkać oddzielnie ze trzech, już
byśmy myśleli, że „to coś znaczy”.
1960, Stanisław Lem,”O powieści kryminalnej”
http://www.poema.art.pl/site/itm_162006_watki_kryminalne_w_tworczosci_stanislawa_lema.html
Słabo uporządkowany zbiór refleksji, spostrzeżeń
i pytań z pracy naukowej.
●
●
●
●
●
●
●
informacja w komputerze: nieporozumienia, zagrożenia, wyzwania,
rozstrzyganie o zgodności wyników obliczeń z "rzeczywistością", czyli aspekty
probabilistyczne naukowego "dowodzenia prawdy",
zbieranie informacji o przedmiocie badań, czyli pułapki metod próbkowania,
informacja o przedmiocie badań (czyli w astronomii obserwacja), jej specyfika,
obróbka, modelowanie i wnioskowanie - czyli produkcja nowej informacji,
pułapki "czarnych skrzynek",
symulacje komputerowe, czyli badanie informacji przez siebie wytworzonej zagrożenia wynikające z faktu, że informacja jest jednocześnie przedmiotem,
narzędziem i wynikiem badań,
odpowiedzialność za upowszechnianie produkowanej informacji (np. o
zagrożeniach),
Brzmi to może bardzo mądrze ale mam na myśli praktyczne, z życia wzięte
przykłady, bez ich głębszej, teoretycznej analizy, do przeprowadzenia której nie
jestem kompetentny.
Informacja w komputerze:
nieporozumienia, zagrożenia,
wyzwania.
3.0+7.1-10.0 =
3.0+7.1-10.0 =0.0999999999999996
Na 64 bitach kodujemy liczby
zmiennoprzecinkowe z zakresu
od 2.2250738585072014 × 10-308
do 1.7976931348623157 × 10+308
Mantysa kodowana jest na 52 bitach
co daje PRECYZJĘ ok. 16 cyfr !
1.0 + 2.0x10-20 =
1.0 + 2.0x10-20 = 1.0
Zainteresowanym polecam artykuł Davida Monniaux (2008):
http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/28/14/29/PDF/floating-point-article.pdf
elementarny opis binarnego kodowania liczb w komputerze:
http://apollo.astro.amu.edu.pl/PAD/index.php?n=Stud.DydaktykaBinaria1
x=y?
|x-y| < ε
Na 64 bitach możemy zakodować
liczby całkowite z zakresu
od -9223372036854775808
do +9 223 372 036 854 775 807
9 trylionów 223 biliardy 372 biliony 36 miliardów 854 miliony 775 tysięcy 807
~9x1018
Dygresja probabilistyczna
Newsgroups: pl.sci.kosmos, pl.sci.filozofia, pl.sci.fizyka
Date: Sun, 28 Feb 2010
Są podejrzenia, że probabilistyka jest matematyczną
metodą dla ignorantów lub nieuków, którzy miast
dokonywać kreatywnej penetracji Natury - idą na wątpliwej
skuteczności bezpłodne uproszczenia.
Prawo wielkich liczb Bernoulliego
Z prawdopodobieństwem dowolnie
bliskim 1 można się spodziewać,
iż przy dostatecznie wielkiej liczbie prób
częstość danego zdarzenia losowego
będzie się dowolnie mało różniła od jego
prawdopodobieństwa.
1713
...żyjemy, czy żyć będziemy wkrótce,
w świecie, w którym "wczorajsza niezwykłość
staje się dzisiejszym banałem, a dzisiejsza
skrajność jutrzejszą normą".
Zaczęło bowiem władać naszym życiem prawo
wielkiej liczby, sprawiające, iż to,
co dotychczas uznawaliśmy za niezwykły traf
graniczący z cudem, będziemy zmuszeni
uznać za normę.
1976, z okładki książki Stanisława Lema „Katar”
prawdopodobnie z posłowia prof. J. Jarzębskiego
„Jeśli ludzkość będzie grała dostatecznie
długo w brydża to w końcu ktoś dostanie
z rozdania 13 pików”
P = 1/ 635 013 559 600 ≈ 1.6x10-12
Przy rozdawaniu co 10 sekund na
635 013 559 600 rozdań potrzeba ponad
200 000 lat.
„Jeśli ludzkość będzie grała dostatecznie
długo w brydża to w końcu ktoś dostanie
z rozdania 13 pików”
Mój laptop wykona 635 013 559 600
rozdań w 1 dobę ! A to oznacza, że na 13
pików musiałbym czekać może tydzień.
Centralne Twierdzenie Graniczne
Rozkład Gaussa ( rozkład normalny)
P(|X-μ|>3σ = 2.7x10-3
P(|X-μ|>6σ = 2x10-9
1773
Informacja o przedmiocie badań
(czyli w astronomii obserwacja),
jej specyfika, obróbka,
modelowanie i wnioskowanie czyli produkcja nowej informacji
obserwacje
?
model
selekcja i ważenie obserwacji
Królikowska, Dybczyński, 2010
Królikowska, Dybczyński, 2010
Rozstrzyganie o zgodności wyników
obliczeń z "rzeczywistością",
czyli aspekty probabilistyczne
naukowego "dowodzenia prawdy"
poziom ufności (1 – α)
testowanie hipotez
Królikowska, Dybczyński, 2010
Królikowska, Dybczyński, 2010
Pułapki "czarnych skrzynek"
http://apollo.astro.amu.edu.pl/PAD/index.php?n=Dybol.RobactwonaNiebie
Symulacje komputerowe, czyli
badanie informacji przez siebie
wytworzonej - zagrożenia
wynikające z faktu, że informacja
jest jednocześnie przedmiotem,
narzędziem i wynikiem badań.
Generatory liczb losowych.
Zbieranie informacji o przedmiocie
badań, czyli pułapki metod
próbkowania.
400 prób
kwadrat 20x20
2000 prób
Próbkowanie losowe
Odpowiedzialność za
upowszechnianie produkowanej
informacji.
Circular No. 6837
Central Bureau for Astronomical Telegrams
INTERNATIONAL ASTRONOMICAL UNION
1997 XF11
This object was discovered by J.
V. Scotti in the course of the Spacewatch program
at the University of Arizona on 1997 Dec. 6.
An orbit computation from the 88-day arc
indicates that the object will pass only 0.00031 AU
from the earth on 2028 Oct. 26.73 UT! Error
estimates suggest that passage within 0.002 AU
is virtually certain...
1998 March 11
Brian G. Marsden
99942 Apophis (2004 MN4)
●
●
Ziemia
Słońce
e=0.2 a=0.92 AU q=0.75 AU i=3°
Odkryty
19 czerwca 2004,
obserwowany dwie
noce i zgubiony.
18 grudnia 2004
ponowne
obserwacje i orbita
dająca po
raz pierwszy 2 w
skali Torino!
Energia uderzenia [MT]
The Torino Scale – Skala Turyńska
Globalne
Regionalne
Lokalne
Bez
większego
znaczenia
Prawdopodobieństwo zderzenia
Zdarzenie
bez
konsekwencji
Zdarzenie
wymaga
obserwacji
Zdarzenie
wymaga
działań
Duże
zagrożenie
Katastrofa
pewna
24 grudnia 2004: obiekt o średnicy 400 metrów może uderzyć w Ziemię 13
kwietnia 2029 z prawdopodobieństwem ok. 1/37
Do Słońca
Księżyc
Ziemia
Kierunek
ruchu
chmury
klonów
27 grudnia 2004: obserwacje “pre-discovery” usunęły groźbę kolizji, minimalna
odl. 64400 km od środka Ziemi.
Księżyc
Ziemia
Apophis
13 kwietnia 2029
99942 Apophis – „szkic podróży”
●
Na dziś szanse na zderzenie po 2029 roku małe ale niezerowe.
●
W roku 2013 będą doskonałe warunki do obserwacji radarowych i optycznych.
●
Jeśli poprawiona orbita przejdzie przez jedną z małych „dziurek od klucza” w roku
2029, później nastąpić może zderzenie.
Zmiana albeda na kawałku
powierzchni rzędu 40x40 metrów,
dokonana nawet dopiero w 2018
roku może skutecznie zapobiec
katastrofie !
albedo = procent odbijanego światła słonecznego
Czas na pytania
Teleturniej...
Zawodnik stoi przed trzema zasłoniętymi bramkami.
Za jedną z nich (za którą – wie tylko prowadzący
program) jest nagroda .
Gracz wybiera jedną z bramek.
Prowadzący program odsłania inną bramkę,
pokazując, że jest to bramka pusta, po czym
proponuje graczowi zmianę wyboru bramki.
Warto zmienić zdanie czy nie?
Rozwiązanie:
Google: „Paradoks Monty Halla”
Dziękuję za uwagę.