黑天鵝事件(Black Swan Events‎)指的是出乎預料的大型事件,並對其所在領域引發嚴重的連鎖、甚至顛覆性效應。史丹福大學最近完成的一項研究,找到一種方法,可以預測這些事件。

像2001年美國的911襲擊事件、2008年全球經濟危機,就是這一代人記憶猶新的黑天鵝事件。

科學家認為,即使是突發事件也是對外在因素,或不同維度和範圍內離散事件累積作出的反應,因此也有某種基層普遍的規律可循,只要找到這樣的規律,就有可能對突發極端事件作出預測。

「通過份析三個生態系統下的長期數據,我們發現不同生物種類裏面發生的變化,從統計學角度看,在不同的生態系統中是一樣的。」近期一份發表在《公共科學圖書館•計算生物學》(PLOS Computational Biology)期刊上研究的作者——佈雷(Samuel Bray)說,「這意味著存在某種基層規律,可用於預測極端事件。」

在多年的研究中佈雷發現,某一個生物種類的數量將突然意外的大幅增加,超過其他同類,猶如發生黑天鵝事件。於是他和同事想了解這其中是不是有某種規律。

為了回答他們的疑問,他們需要找到其他生物系統中的黑天鵝事件,而且不僅需要這些事件的細節,發生這種事件的背景環境也很重要。因此,他們選擇了已經監測多年的三個生態系統的數據作為研究對象。

「這些數據必須是長期積累的,因此很難收集,這比完成一個博士學位所需的信息量更大,可是要看到大範圍內的變化,這是唯一的辦法。」

他們選擇的三份數據包括:波羅的海浮游生物八年的研究,每周測量兩次;哈佛大學一片落葉闊葉林內的淨碳測量,自1991年起每30分鐘收集一次;紐西蘭海岸籐壺、藻類和貽貝的測量,在過去二十年來每月進行測量。

之後研究者用一種突發事件理論分析這些數據。這種理論的核心對象雪崩、地震等事件嘗試作出解釋,認為這些事件都是對外在因素,或不同維度和範圍內離散事件作出的反應。

將這個理論結合這些數據分析後,研究人員開發了一種預測黑天鵝事件的方法。

研究者稱,這種方法對不同的種類和時間跨度具有靈活性,還能從細節少得多的數據中作出預測,比之前的同類方法複雜很多。

「現有的方法依賴我們所見對未來進行預測,因此容易錯過黑天鵝事件,」史丹福大學生物工程學助理教授王波(Bo Wang,譯音)說,「但是這個新方法不一樣,它假設我們只看到世界的一部份,對我們可能錯過的事情進行預測,結果顯示這極大地提升了預測能力。」

研究人員將這個方法應用於這三個生態數據集檢測它的效果。只使用部份數據,他們準確地預測出了這些系統內發生的極端事件。

接下來,研究組計劃把這個方法推廣到其他系統嘗試預測黑天鵝事件,譬如經濟、瘟疫、政治和物理學等系統。他們正在與這些領域的科學家合作,希望這個方法所做的預測,對人們的生活產生積極的影響。◇