CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Tra coloro che leggono questo testo, ovviamente, ci sono molti specialisti. E, naturalmente, ognuno è esperto nei propri campi e ha una buona valutazione delle prospettive delle varie tecnologie e del loro sviluppo. Allo stesso tempo, la storia (che “insegna che non insegna nulla”) conosce molti esempi in cui gli esperti hanno fatto con sicurezza previsioni diverse e le hanno mancate con un margine molto ampio: 

  • “Il telefono ha troppi difetti per poter essere seriamente considerato un mezzo di comunicazione. Per noi il dispositivo non ha alcun valore”, scrivono gli esperti. Western Union, allora la più grande compagnia telegrafica nel 1876. 
  • “La radio non ha futuro. Gli aerei più pesanti dell’aria sono impossibili. Le radiografie si riveleranno una bufala", ha detto William Thomson Lord Kelvin nel 1899, e si può, naturalmente, scherzare sul fatto che gli scienziati britannici la stavano facendo oscillare nel XNUMX° secolo, ma misureremo la temperatura in Kelvin per molto tempo, e non c'è motivo di dubitare che il rispettato signore fosse un buon fisico. 
  • "Chi diavolo vuole sentire parlare gli attori?" si dice a proposito del sonoro HarryWarner, che fondò nel 1927 la Warner Brothers, uno dei maggiori esperti cinematografici dell'epoca. 
  • “Non c’è motivo per cui qualcuno abbia bisogno di un computer di casa”, Ken Olson, fondatore della Digital Equipment Corporation nel 1977, poco prima del decollo dei computer domestici...
  • Al giorno d'oggi nulla è cambiato: "Non c'è alcuna possibilità che l'iPhone acquisisca una quota di mercato significativa", ha scritto il CEO di Microsoft su USA Today Steve Ballmer nell'aprile 2007 prima dell'ascesa trionfale degli smartphone.

Si potrebbe ridere volentieri di queste previsioni se il vostro umile servitore, per esempio, non si fosse sbagliato lui stesso in modo grave nel suo campo. E se non avessi visto quanti sono così numerosi, molti esperti si sbagliano. In generale, esiste il classico "questo non è mai successo prima, ed eccolo di nuovo". E di nuovo. E di nuovo. Inoltre, esperti e specialisti condannato agli errori In molti casi. Soprattutto quando si tratta di quei dannati processi esponenziali. 

Oh mio Dio, questo espositore

Il primo problema con i processi esponenziali è che non si sa nemmeno quanto velocemente crescono in senso matematico (nello stesso periodo di tempo i loro parametri cambiano lo stesso numero di volte), a livello quotidiano è estremamente difficile immaginare una tale crescita. Un classico esempio: se facciamo un passo avanti, in 30 passi cammineremo per 30 metri, ma se ogni passo cresce in modo esponenziale, in 30 passi faremo il giro del globo 26 volte (“Ventisei volte, Karl!!! ”) lungo l’equatore:

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Fonte: Come pensare in modo esponenziale e prevedere meglio il futuro

Domanda per i programmatori: quale costante eleviamo a potenza in questo caso?

rispostaLa costante è uguale a 2, cioè raddoppiando ad ogni passo.
Quando un processo cresce in modo esponenziale, si verificano cambiamenti rapidi e massicci, chiaramente visibili a occhio nudo. Un ottimo esempio è fornito da Tony Seba. Nel 1900, sulla Fifth Avenue a New York, era difficile vedere un'auto solitaria tra le carrozze trainate da cavalli:

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E solo 13 anni dopo, sulla stessa strada, tra le auto si vede a malapena una carrozza solitaria trainata da cavalli:

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Vediamo un quadro simile, ad esempio, con gli smartphone. storia Nokia, che ha cavalcato un'onda ed è stata a lungo leader con un ampio margine, ma non è riuscita a adattarsi all'onda successiva e ha perso quasi immediatamente il mercato (guarda ottima animazione con i leader di mercato per anno) è molto istruttivo.


Tutti gli specialisti di computer lo sanno La legge di Moore, che in realtà è stato formulato per i transistor ed è valido da 40 anni. Alcuni compagni lo generalizzano ai tubi a vuoto e ai dispositivi meccanici e affermano che ha funzionato per 120 anni. È conveniente rappresentare i processi esponenziali con una scala logaritmica, alla quale diventano (quasi) lineari ed è chiaro che una tale generalizzazione ha il diritto di esistere:

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Fonte: questo e i due grafici seguenti da La legge di Moore in 120 anni  

Su scala lineare, la crescita assomiglia a questa:

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E qui ci avviciniamo gradualmente al secondo agguato dei processi esponenziali. Se la crescita è stata così per 120 anni, significa questo che il nostro tasso esponenziale rimarrà lo stesso per almeno altri 10 anni?

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In pratica risulta che no. Nella sua forma pura, il tasso di crescita dell’informatica sta rallentando da diversi anni, il che ci permette di parlare della “morte della legge di Moore”:

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Fonte:  Con la fine della Legge di Moore, l'accelerazione hardware diventa centrale

Inoltre, è interessante notare che questa curva non solo può raddrizzarsi, ma anche risalire con rinnovato vigore. Il tuo umile servitore descritto in dettaglio come ciò potrebbe accadere. Sì, ci saranno altri calcoli (quelli della rete neurale imprecisi), ma alla fine, se l'abaco impreciso e i calcolatori meccanici hanno ampliato la scala a 120 anni, allora gli acceleratori neurali sono abbastanza appropriati lì. Tuttavia, stiamo divagando.

È importante capirlo la crescita esponenziale può arrestarsi per ragioni tecniche, fisiche, economiche e sociali (l'elenco è incompleto). E questo è il secondo grande agguato dei processi esponenziali: prevedere correttamente il momento in cui la curva inizierà a lasciare l'esponenziale. Qui gli errori in entrambe le direzioni sono molto comuni.

Totale:

  • Il primo agguato della crescita esponenziale è che l’indicatore cresce in modo inaspettatamente rapido anche per gli specialisti. E sottovalutare l’esponenziale è un errore tradizionale ripetuto più e più volte. Come dicevano 100 anni fa i veri professionisti severi: "I carri armati, signori, sono di moda, ma la cavalleria è eterna!"
  • Il secondo problema con la crescita esponenziale è che ad un certo punto (a volte dopo 40 o 120 anni) finisce, e non è facile prevedere con precisione quando finirà. E anche la legge di Moore, sul cui letto di morte molti giornalisti tecnici hanno lasciato le loro impronte, può tornare in servizio con rinnovato vigore. E non sembrerà abbastanza! 

Processi esponenziali e cattura del mercato

Se parliamo dei cambiamenti visibili intorno a noi e al mercato, è interessante vedere come le diverse tecnologie hanno conquistato il mercato. È più conveniente farlo usando l'esempio degli Stati Uniti, dove per più di 100 anni vari tipi di statistiche di mercato sono state mantenute in modo relativamente accurato: 

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Fonte: Sei quello che spendi 

È molto interessante e istruttivo vedere come la quota di case dotate di telefoni fissi sia gradualmente cresciuta, per poi diminuire drasticamente di un quarto nel corso degli anni Grande Depressione. Anche la quota di case dotate di elettricità è cresciuta, ma è diminuita molto meno: le persone non erano pronte a rinunciare all'elettricità, anche quando non c'erano abbastanza soldi. E la diffusione della radio domestica non risentì quasi per nulla della grande crisi economica: tutti erano interessati alle ultime novità. E a differenza del telefono, dell'elettricità o dell'auto, la radio non ha costi di utilizzo. A proposito, l'ascesa delle automobili personali, interrotta dalla Grande Depressione, fu ripristinata solo dopo 20 anni, i telefoni fissi furono ripristinati dopo 10 anni e l'elettrificazione delle case - dopo 5.

Si vede chiaramente che la diffusione dei condizionatori, dei forni a microonde, dei computer e degli smartphone è stata molto più rapida rispetto alla diffusione delle nuove tecnologie in precedenza. Da una quota del 10% al 70%, la crescita spesso si è verificata in soli 10 anni. Le tecnologie di inizio secolo spesso impiegavano più di 40 anni per raggiungere la stessa crescita. Senti la differenza!

Qualcosa di divertente per l'autore personalmente. Considera come le lavatrici e le asciugatrici sono cresciute in modo abbastanza sincrono a partire dagli anni '60. È curioso che questi ultimi siano quasi sconosciuti tra noi. E se negli Stati Uniti, da un certo punto in poi, venivano solitamente acquistati in coppia, allora i nostri ospiti molto spesso fanno la domanda: "Perché hai bisogno di due lavatrici?" Devi rispondere con sguardo serio che il secondo è di riserva, nel caso in cui il primo si rompa. 

Prestare attenzione anche alla quota in calo delle lavatrici. In quel momento divennero molto diffuse le lavanderie pubbliche pubbliche, dove si poteva entrare, caricare la biancheria in lavatrice, lavarla e uscire. Economico. Articoli simili sono ancora molto comuni negli Stati Uniti. Questo è un esempio di una situazione in cui il modello di business di un mercato specifico cambia il tasso di penetrazione della tecnologia e la struttura di vendita (le costose macchine professionali antivandalismo si vendono meglio).

L'accelerazione dei processi è particolarmente evidente negli ultimi anni, quando la penetrazione di massa delle tecnologie è diventata “istantanea” per gli standard dell'inizio del XX secolo (in 20-5 anni):

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Fonte: La crescente velocità dell’adozione tecnologica (la grafica sul link è interattiva!)

Allo stesso tempo, la rapida ascesa di una tecnologia è spesso il declino di un’altra. L’avvento della radio ha comportato una pressione sul mercato dei giornali, l’avvento dei forni a microonde ha ridotto la domanda di forni a gas, ecc. A volte la competizione era più diretta, ad esempio, l’ascesa dei registratori a cassette ridusse drasticamente la domanda di dischi in vinile, e l’ascesa dei CD ridusse la domanda di cassette. E torrent li ha uccisi tutti con la crescita della distribuzione digitale della musica, i ricavi del settore sono diminuiti di oltre 2 volte (il grafico è circondato da una triste cornice nera):

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Fonte: La VERA Morte dell'Industria Musicale 

Allo stesso modo, il numero di fotografie scattate sta crescendo in modo esponenziale, inoltre, recentemente con il passaggio al digitale, il tasso di crescita è aumentato notevolmente. Pertanto, la “morte” delle foto analogiche è stata “istantanea” per gli standard storici:

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Fonte: https://habr.com/ru/news/t/455864/#comment_20274554 

Pieno di drammaticità storia della Kodak, che ironicamente ha inventato la fotocamera digitale e ha mancato l'ascesa esponenziale della fotografia digitale, è estremamente istruttivo. Ma la cosa principale che la storia insegna è che non insegna nulla. Pertanto, la situazione si ripeterà ancora e ancora. Se credi alle statistiche, con accelerazione.

Totale: 

  • Molti vantaggi in termini di previsione possono essere ottenuti studiando l’accelerazione e la decelerazione dei mercati negli ultimi 100 anni.
  • Il tasso di innovazione è in media in aumento, il che significa che aumenterà il numero di previsioni errate. Stai attento…

Andiamo a fare pratica

Ovviamente pensi che tutto ciò sia abbastanza semplice, comprensibile e, in generale, tenerne conto nelle previsioni non è troppo difficile. Sei invano... Ora inizia il divertimento... Allacciate le cinture?

Recentemente, Igor Sechin, direttore esecutivo di Rosneft, è intervenuto al Forum economico internazionale di San Pietroburgo, dove, in particolare, ha affermato: “Di conseguenza, il contributo delle energie alternative al bilancio energetico globale rimarrà relativamente piccolo: entro il 2040 aumenterà dall’attuale 12 al 16%" Qualcuno dubita che Sechin sia un esperto nel suo campo? Penso che nessuno. 

Allo stesso tempo, negli ultimi anni, la quota di energie alternative è cresciuta di circa l’1% all’anno e la crescita della quota ha subito un’accelerazione: 

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Fonte: Statista: Quota di energia rinnovabile nella produzione di energia a livello globale (è stato scelto questo metodo di calcolo - senza energia idroelettrica su larga scala, poiché corrisponde esattamente all'attuale 12%).

E poi - un problema per la terza elementare. C’è un valore che nel 3 era pari al 2017% e cresce dell’12% annuo. In quale anno raggiungerà il 1%? Nel 16? Hai pensato bene, mio ​​giovane amico? Da notare che rispondendo “nel 2040” commettiamo il classico errore di fare una previsione lineare. È più sensato tenere conto della natura esponenziale del processo e fare le classiche tre previsioni: 

  1. “ottimista” data l’accelerazione dello sviluppo, 
  2. “medio” - basato sul presupposto che il tasso di crescita sarà lo stesso dell'anno migliore degli ultimi 5 anni 
  3. e “pessimistico” – basato sul presupposto che il tasso di crescita sarà in media simile all’anno peggiore degli ultimi 5 anni. 

Inoltre, anche secondo la previsione media, già nel 16.1 si raggiungerà il 2020%, ovvero l'anno prossimo:

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Fonte: calcoli dell'autore 

Per una migliore comprensione (dei processi esponenziali), riproponiamo gli stessi grafici su scala logaritmica:  

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Mostrano che lo scenario medio è piuttosto una tendenza, anche se lo si guarda dal 2007. In totale, il valore previsto per il 2040 sarà molto probabilmente raggiunto l’anno prossimo, o al massimo tra un anno.

Ad essere onesti, Sechin non è l’unico a “sbagliarsi” in questo modo. Ad esempio, i lavoratori petroliferi della BP (British Petroleum) fanno una previsione annuale e vengono già trollati perché, dopo aver fatto previsioni per anni, ancora e ancora non tengono conto dell'esponenziale del processo (“Derivativo? No, non hai sentito!”). Pertanto, per molti anni hanno dovuto alzare le loro previsioni ogni anno:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Fallimento delle previsioni / Perché gli investitori dovrebbero trattare con cautela le previsioni energetiche delle compagnie petrolifere

Più vicino alle previsioni di Sechin Agenzia internazionale per l'energia (feste con lavoratori del settore petrolifero pesante, controlla i tubi alla radice della sezione russa del sito). In linea di principio, non tengono conto della natura esponenziale del processo che porta a un errore dell’ordine di grandezza da 7 anni, e ripetono sistematicamente questo errore:

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Fonte: Le nostre previsioni non si sono avverate e le nostre promesse sono inaffidabili (il sito stesso renen.ru, comunque, molto buono)

Le loro previsioni sembrano particolarmente divertenti con i dati più recenti (leggi anche "beh, quando si fermeranno finalmente!!!" nelle loro curve?):

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Fonte: Crescita del fotovoltaico: realtà contro proiezioni dell'Agenzia Internazionale per l'Energia

Ciò è effettivamente controintuitivo, ma quando si prevedono molti processi, è più efficace tenere conto non di una previsione lineare per il periodo precedente e non di una previsione lineare basata sulla derivata corrente, ma di un cambiamento nella velocità del processo. Ciò fornisce il risultato più accurato per processi simili:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: La rivoluzione dell’intelligenza artificiale: la strada verso la superintelligenza 

Nella letteratura in lingua inglese, soprattutto nell'analisi aziendale, viene costantemente utilizzata l'abbreviazione CAGR (Tasso di crescita composto annuo - il collegamento è fornito alla wiki in lingua inglese ed è caratteristico che non ci sia un articolo corrispondente nella Wikipedia in lingua russa). Il CAGR può essere tradotto come “tasso di crescita annuale composto”. Si calcola secondo la formula
 
CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
dove t0 - anno iniziale, tn - fine anno, e V(t) — il valore del parametro, che presumibilmente varia secondo una legge esponenziale. Il valore è espresso in percentuale e indica la percentuale di crescita di un determinato valore (di solito un mercato) nel corso dell'anno.

Ci sono molti esempi su Internet su come calcolare il CAGR, ad esempio in Google Docs ed Excel:

Conduciamo una breve master class all'insegna del motto "aiutiamo Sechin", prendendo i dati della compagnia petrolifera BP (come stima inferiore). Per chi è interessato, i dati stessi si trovano in questo documento Google, puoi copiarlo tu stesso e calcolarlo diversamente. A livello globale, la generazione rinnovabile sta crescendo rapidamente:

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Fonte: qui e più avanti nei grafici neri, i calcoli dell’autore secondo la BP 

La scala è logaritmica ed è chiaro che tutte le regioni hanno una crescita esponenziale (questo è importante!), molte con un’accelerazione esponenziale. Come previsto, i leader sono la Cina e i suoi vicini, che hanno superato il Nord America e l’Europa. È interessante notare che la penultima regione, il Medio Oriente, è una delle regioni più produttrici di petrolio del pianeta e ha il CAGR più alto tra tutti (44% negli ultimi 5 anni (!)). Non sorprende vedere un aumento di ordine di grandezza in 6 anni e, a giudicare dalle dichiarazioni dei loro funzionari, continueranno nella stessa direzione. L’ex ministro del Petrolio dell’Arabia Saudita aveva saggiamente avvertito i suoi colleghi dell’OPEC già nel 2000: “L’età della pietra non è finita perché non c’erano più pietre”, e sembra che abbiano tenuto conto di questo saggio pensiero 10 anni fa. La CSI (CIS), come vediamo, è all'ultimo posto. Il tasso di crescita è comunque abbastanza buono. 

Il CAGR può essere calcolato in diversi modi. Ad esempio, costruiamo il CAGR per ogni anno dal 1965, per gli ultimi 5 anni e per gli ultimi 10 anni. Otterrai questa immagine interessante (totale per il mondo):

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali

Si può vedere chiaramente che, in media, la crescita esponenziale ha accelerato e poi ha rallentato. “Moskovsky Komsomolets” e altri media gialli in questo caso di solito scrivono qualcosa del tipo “L’economia cinese sta cadendo”, intendendo che “i fantastici tassi di crescita dell’economia cinese stanno rallentando” e tacendo con tatto il fatto che stanno rallentando un ritmo tale che gli altri possono solo raccontarlo sognando. Qui è tutto molto simile.

Proviamo a prevedere la produzione nel 2018 sulla base dei dati fino al 2010, prendendo CAGR'1965, CAGR'10Y, CAGR'5Y e una previsione lineare dal 2010 relativa al 2009 e relativa al 2006. Otteniamo la seguente immagine:

Lineare'1Y Lineare'4Y CAGR'1965  CAGR'10Y  CAGR'5Y 
Produzione rinnovabile nel 2018, previsione basata su dati fino al 2010 1697 1442  1465  2035  2429 
Atteggiamento verso il reale nel 2018 0,68  0,58  0,59  0,82  0,98 
Errore di previsione 32%  42%  41%  18%  2% 

Punti caratteristici: nessuna delle previsioni si è rivelata troppo ottimistica, ad es. sottodimensionamento ovunque. Nello scenario più ottimistico, con un CAGR del 15,7%, il deficit era del 2%. Le previsioni lineari hanno dato un errore del 30-40% (è stato preso in considerazione appositamente un periodo in cui, a causa del rallentamento dei tassi di crescita, il loro errore era inferiore). Purtroppo non è stato possibile aggiungere il modello di Sechin poiché non è possibile ripristinare la sua formula. 

Come compito a casa, prova il backcasting giocando con diversi CAGR. La conclusione sarà ovvia: i processi esponenziali sono meglio previsti dai modelli esponenziali.

E come ciliegina sulla torta, ecco una previsione della stessa BP, il cui esponente (“Attenzione, gli specialisti stanno lavorando!”) lascia il posto a una crescita lineare della previsione: 

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Quota di energie rinnovabili nella produzione di energia per fonte (da BP)

Si prega di notare che non contano affatto l’energia idroelettrica, che è classificata come una classica fonte di energia rinnovabile. Pertanto, la loro stima è ancora più conservativa di quella di Sechin e danno il 12% solo per il 2020. Ma anche se la base è sottostimata e la crescita esponenziale si ferma nel 2020, nel 2040 hanno una quota del 29%. Non assomiglia affatto al 16% di Sechin... È solo una specie di problema...

È chiaro che Sechin è una persona intelligente. Sono un matematico applicato di professione, non un ingegnere energetico, quindi non posso dare una risposta qualificata alla domanda sul motivo di un errore così grave nella previsione di Sechin. Molto probabilmente, il fatto è che questa situazione odora davvero di un calo dei prezzi del petrolio. E la nostra grande nave petrolifera (chi non ha ascoltato questa canzone di Semyon Slepakov, guardi) per una ragione non molto chiara, esiste un tasso di cambio stabile per la vendita di petrolio greggio all'estero e non di prodotti petroliferi raffinati. E se distorci notevolmente le previsioni, questo elimina (per un po ', bisogna pensare) domande spiacevoli. Ma come matematico preferirei vedere un errore sistematico almeno a livello dei signori della BP che non hanno sentito parlare di derivate. Non mi interessa, sono sulla stessa nave.

Totale:

  • Come tutti gli ufficiali sanno, in tempo di guerra il valore della costante π (il rapporto tra la circonferenza di un cerchio e il suo diametro) raggiunge 4 e, in casi particolari, fino a 5. Pertanto, quando è veramente necessario, la previsione di gli specialisti dimostrano QUALSIASI valore richiesto dalle autorità. È opportuno ricordarlo.
  • I processi esponenziali possono essere previsti meglio utilizzando un tasso di crescita annuale composto, o CAGR.
  • Le previsioni di Sechin al Forum economico internazionale di San Pietroburgo possono essere valutate come un livello estremo di mancanza di rispetto per il pubblico o come una grossolana manipolazione. Scegliere da. Speriamo che ci siano persone coraggiose che facciano domande spiacevoli. Ad esempio, perché i prodotti petrolchimici in tutto il mondo sono molto redditizi, ma le aziende statali russe investono decine di miliardi nel "tubo" e nell'esportazione di materie prime, e non in esso? 
  • E infine, vorrei sperare che uno dei lettori crei una pagina a riguardo CAGR nella Wikipedia russa. È ora, penso.

Energia solare

Consolidiamo il tema dei processi esponenziali. L’ultimo grafico della BP mostra come la quota del “sole” sia aumentata bruscamente nel 2020, e anche la conservatrice BP crede nel suo futuro. È interessante notare che anche lì si osserva un processo esponenziale che, come la legge di Moore, va avanti da più di 40 anni e si chiama Legge di Swenson:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Swanson’s_law 

Il significato generale è semplice: il prezzo del modulo sta diminuendo in modo esponenziale e la produzione sta crescendo in modo esponenziale. Di conseguenza, se 40 anni fa era una tecnologia con un costo cosmico (in tutti i sensi) dell'elettricità, ed era adatta principalmente per alimentare i satelliti, oggi il costo per watt è già diminuito di circa 400 volte e continua a diminuire ( presto 3 ordini). Il CAGR medio in valore è di circa il 16% con un aumento fino al 25% negli ultimi 10 anni, cosa che non accade spesso.

Di conseguenza, ciò provoca anche una crescita esponenziale della capacità installata e della generazione:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Growth_of_photovoltaics 

Una crescita di 10 volte in 7–8 anni è molto seria (calcola tu stesso il CAGR, otterrai il 33–38%(!)). È ridicolo, ma se non verrà fermato, solo l'energia solare genererà il 100% del fabbisogno elettrico mondiale in 12 anni. Questo deve essere affrontato con decisione. Per rallentare in qualche modo questa disgrazia negli Stati Uniti, Trump lo scorso anno ha introdotto un enorme dazio (per altri mercati) del 30% sull’importazione di pannelli solari. Ma i maledetti cinesi entro la fine dell'anno hanno ridotto i prezzi del 34% (nel corso dell'anno!), non solo azzerando i dazi, ma anche rendendo nuovamente redditizio l'acquisto da essi. E continuano a costruire fabbriche completamente robotizzate con la produzione di decine di gigawatt di batterie all’anno, riducendo continuamente i prezzi e aumentando i volumi di produzione. È una specie di incubo, sarai d'accordo.

Il calo dei costi delle batterie è tale che negli ultimi anni non solo sono diventate competitive senza sovvenzioni, ma la frontiera per un loro utilizzo economicamente vantaggioso si sta rapidamente spostando verso nord nell’emisfero settentrionale, coprendo fino a centinaia di chilometri all’anno. Inoltre, proprio ieri era importante dirigere le batterie con l'angolazione ottimale e tutto il resto. Passano 3-4 anni e allo stesso prezzo è possibile installare una superficie maggiore di batterie semplicemente sulle facciate verticali a sud. Sì, sono meno efficaci, ma devono essere lavati meno spesso e sono più facili da installare. E a parità di prezzo di installazione, ridurre i costi di proprietà è ancora più importante. 

Ancora una volta, il tallone d’Achille dell’energia solare è la produzione irregolare di elettricità, soprattutto in condizioni in cui l’efficienza di stoccaggio è lontana dal 100%. E poi si scopre che con un tale tasso di riduzione del costo di produzione di un megawatt, molto presto non viene coperta solo l'efficienza bassa e media dello stoccaggio (cioè può essere immagazzinato in un modo meno efficiente, ma più economico) , ma anche il costo di installazione delle batterie (cioè, per quegli stessi soldi, possiamo installare non solo tanti megawatt di generazione, ma anche tanti megawatt di accumulo “gratuitamente”, il che cambia radicalmente la situazione).

Totale:

  • La Legge di Swenson è più o meno la stessa della Legge di Moore in termini di validità, sebbene il CAGR sia inferiore. Ma proprio nel prossimo decennio il suo effetto diventerà più evidente.
  • Questo è un argomento completamente separato, ma grazie al rapido sviluppo del solare e dell’eolico, negli ultimi 3 anni sono stati investiti miliardi in sistemi industriali di accumulo dell’energia. Naturalmente Tesla è qui in prima linea con il tuo PowerPack, che ha mostrato risultati positivi in ​​Australia. Lavoratori del gas preoccupato. Allo stesso tempo, il divertimento non è ancora iniziato, poiché diverse tecnologie minacciano di superare quelle agli ioni di litio in termini di riduzione dei costi di stoccaggio. Tuttavia, questa è una storia completamente diversa, saremo interessati al loro CAGR tra un paio d’anni (ora è fantastico, ma questo effetto base basso).

Auto elettrica

Seri esperti scrivevano già nel 1909 sull'autorevole rivista Scientific American: "Il fatto che l'automobile abbia praticamente raggiunto il limite del suo sviluppo è confermato dal fatto che nell'ultimo anno non ci sono stati miglioramenti di natura radicale". Anche l’anno scorso non ci sono stati miglioramenti radicali nei veicoli elettrici. Ciò consente di affermare con tutta sicurezza che l'auto elettrica ha sicuramente già raggiunto l'apice del suo sviluppo. 

Più seriamente, nella maggior parte delle tecnologie esiste il problema dell’uovo e della gallina. Fino a quando la produzione di massa non raggiunge un certo livello, è estremamente costoso introdurre una serie di innovazioni e, al contrario, finché non vengono introdotte, le vendite vengono rallentate. Quelli. Per sconfiggere le “malattie infantili” è necessaria una certa produzione di massa. E qui è conveniente valutare le tecnologie innovative in base al livello di produzione totale pro capite:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Auto elettriche e “picco del petrolio”. La verità nel modello

Non sono un esperto e non so come cambieranno le auto elettriche nei prossimi 15 anni. Ma questo è sicuramente un prodotto altamente tecnologico e cambia rapidamente. E il livello degli attuali veicoli elettrici è il livello delle auto con motore a combustione interna nel 1910 e il livello dei telefoni cellulari nel 1983. I cambiamenti in meglio (per il consumatore) nei prossimi 15 anni saranno drammatici. Ed è allora che inizia il divertimento. 

In generale, il progresso delle auto elettriche è dovuto a tre fattori:

  • Quando premi l'acceleratore, voli in avanti, come in un'auto sportiva, e il prezzo è notevolmente inferiore a quello di un'auto sportiva. E le auto elettriche li sorpassano su percorsi brevi (Tesla X supera Lamborghini, La Tesla 3 supera la Ferrari, ad esempio, per questo motivo Tesla la polizia compra) A quale poliziotto russo-americano non piace guidare veloce?
  • La ricarica è molto economica, se non nulla. Roman Naumov vive in Canada (@sith) provoca irritazione bruciante, descrivendo come lui, un'infezione, ha guidato per 600 km fuori città, spendendo 4 dollari in carburante (o non avrebbe potuto spenderli affatto). Elon Musk, ricordo, si lamentò del fatto che molti ricchi proprietari di costose Tesla la portassero a un Supercharger gratuito, un dannato omaggio. In breve, il carburante è quasi eliminato dalle voci di consumo.
  • E tutti gli ingegneri dicono all’unisono che una volta guarite le malattie infantili, la manutenzione dell’auto elettrica costerà notevolmente meno. QUELLO sarà molto più economico. Solo che le gomme, dicono, vanno cambiate più spesso, si consumano...

E, naturalmente, il fatto che l'auto possa, in linea di principio, essere ricaricata ovunque sia presente una presa: questa è una rivoluzione. Cioè, se l'elettricità raggiunge tua nonna nel villaggio, puoi venire da lei e ricaricarla, anche se più a lungo. Certo, non potrai guidare un trofeo nazionale, ma il 99, (9)% delle persone viene al villaggio e poi l'auto è ancora lì. E domani non solo resisterà, ma consumerà elettricità a una tariffa rurale economica. 

Certo, i caricatori sono ancora pochi, soprattutto quelli veloci, ma... guardiamo il grafico:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: L’infrastruttura di ricarica per auto elettriche diventa mainstream

Che cosa? Ancora processo esponenziale? E che! La domanda si pone così: come cambierà la situazione se nei prossimi 10 anni il numero dei distributori di benzina aumenterà di 1000 volte (“Mille, Karl!”)? (Questo è CAGR=100%, ovvero raddoppia ogni anno) Scusa, mi sbagliavo. Nel prossimo anni 8 1000 volte! (Si tratta di un CAGR=137%, ovvero più veloce del raddoppio annuale). E due di questi 8 anni sono quasi passati... E gli addetti ai lavori dicono che nei prossimi 8 anni la crescita non sarà di 3 ordini di grandezza, ma più rapida, soprattutto con la nuova generazione di forcelle. Per capire come sarà, devi venire in Cina. In effetti, nella maggior parte dei parcheggi ci sono prese elettriche e crescono come funghi dopo la pioggia quando fa caldo. E anche i residenti dei grattacieli faranno rifornimento per la settimana con una gita domenicale al cinema o al centro commerciale (dove l'auto è ancora parcheggiata e ti aspetta per un paio d'ore). E i centri commerciali con ristoranti si batteranno per i visitatori con auto elettriche (lottano già in Cina).

Sì, il prezzo dei veicoli elettrici è alto adesso. Ma la batteria offre una quota importante lì e il suo costo diminuisce in questo modo: 

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Uno sguardo dietro le quinte sui prezzi delle batterie agli ioni di litio

Sì, erano d'accordo! Anche questo è un processo esponenziale! E il CAGR medio è del -20,8%, che, come sappiamo, è MOLTO alto. Se il 5% è 2 volte in 15 anni, ma il 20% è 10 volte in 12 anni (“Dieci volte, Karl!”):

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali

È curioso che di questo passo, tra 3-4 anni, invece di una batteria per la tua auto, puoi acquistarne due allo stesso prezzo. Appendi il secondo nel garage e ti fornirà un compressore personale. Torni a casa e fai rifornimento. E a una tariffa notturna. E tutta la casa verrà nutrita alla tariffa notturna. E le interruzioni di corrente nel villaggio di cottage non saranno più un problema. E (ricordando il CAGR del “sole”) - sarà possibile installare pannelli solari sul tetto. Ci sono buoni risparmi lì, quindi molte persone diranno: “Fantastico! Lo prendo! Avvolgetelo!" (per lo più dentro Europa и Stati Uniti, Certamente).

È una cosa sorprendente, dopo tutto, questi processi esponenziali. Nei prossimi 10 anni vedremo sicuramente seri progressi nel campo dei veicoli elettrici e le moderne auto elettriche saranno percepite come terribilmente scomode e miserabili. Nessuna riserva di carica, nessun pilota automatico, devi portare con te un sacco di adattatori... I primi modelli, in breve.

Totale:

  • I veicoli elettrici sono stati venduti in Cina nella prima metà del 2019 Il 66% in più rispetto al primo semestre 2018. Nello stesso periodo, le vendite di automobili con motore a combustione interna sono diminuite del 12%. Non è una campana, è un gong. 
  • La più popolare tra le auto elettriche è, ovviamente, Tesla. Ma vorrei attirare la vostra attenzione sui cinesi BYD. Probabilmente è la più bella promettente.
  • In Cina le targhe dei veicoli elettrici sono verdi. Le autorità promettono che presto, nei giorni in cui il livello di smog sarà “rosso”, non potranno più entrare nel centro di Pechino tutte le auto tranne quelle elettriche. Le compagnie di taxi acquistano migliaia di veicoli elettrici. L'autore ha viaggiato su un taxi del genere, sembra impressionante. 

Cosa sta succedendo nell'IT?

La Legge di Moore divenne famosa poiché durò con un enorme CAGR di circa il 41% per quasi 40 anni. Quali altri esempi di buon CAGR ci sono nell’IT? Ce ne sono molti, ad esempio la crescita dei ricavi di Google con un CAGR del 43% in 16 anni:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte:  Entrate pubblicitarie di Google dal 2001 al 2018 (in miliardi di dollari USA)

Guardando questo grafico, alcune persone (soprattutto quelle le cui applicazioni erano state bandite dal Google Play Store) si sono sentite a disagio. C'è molto a cui pensare qui. La settimana scorsa, mentre guidavo un'auto, lo smartphone ha iniziato a suggerirmi insistentemente di passare alla navigazione di Google, nonostante stessi già guidando con Yandex.Navigator. Probabilmente non hanno più una dimensione di mercato sufficiente, ma hanno bisogno di aumentare i ricavi, ho pensato. E ci ho anche pensato.

Esistono però anche grafici puramente tecnici più ottimistici, ad esempio, rappresentati su scala logaritmica, la riduzione del prezzo dello spazio su disco e l'aumento della velocità delle connessioni Internet entro il 2019:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: La drastica riduzione dei costi sta alimentando un'altra rivoluzione informatica 

È facile notare che c’è la tendenza a raggiungere un plateau, cioè il tasso di crescita diminuisce. Tuttavia, sono cresciuti bene per decenni. Se osservi più in dettaglio i dischi rigidi, puoi vedere che il successivo ritorno all'esponente è solitamente assicurato dalla seguente tecnologia:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Tecnologie di storage per oggi e domani  

Quindi stiamo aspettando che gli SSD raggiungano gli HDD e li lascino molto indietro.

Inoltre, con un eccellente CAGR del 59%, il costo dei pixel delle fotocamere digitali è diminuito contemporaneamente (legge di Handy): 

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Legge di Hendy

Gli ultimi 10 anni hanno visto anche una diminuzione esponenziale delle dimensioni dei pixel delle fotocamere.  

Inoltre, con un buon CAGR di circa il 25% (10 volte in 10 anni), il costo per pixel di un display convenzionale è in calo da circa 40 anni, mentre stanno aumentando anche la luminosità e il contrasto dei pixel (ovvero, una qualità più elevata viene offerto ad un prezzo inferiore). In generale, i produttori non sanno più dove mettere i pixel. I televisori 8K sono già abbastanza convenienti, ma cosa mostrare su di essi è una buona domanda. Qualsiasi numero di pixel potrebbe essere assorbito dall'autostereoscopia, ma ci sono problemi irrisolti. Tuttavia, questa è una storia diversa. In ogni caso, l’incantevole riduzione del costo dei pixel avvicina l’autostereoscopia.

A ciò si aggiunge la diffusione esponenziale di numerosi servizi software:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Piattaforme tecnologiche con un miliardo di utenti 

Ad esempio, AppleTV o Facebook. E, come accennato in precedenza, grazie in particolare ai social network, aumenta la velocità di diffusione delle innovazioni. 

Totale: 

  • In gran parte a causa dei processi esponenziali degli ultimi 20 anni, le aziende IT hanno notevolmente sostituito le altre nella lista delle più grandi aziende del mondo. E non hanno alcuna intenzione di fermarsi (qualunque cosa ciò significhi).
  • I miglioramenti nella maggior parte delle tecnologie IT sono esponenziali. Inoltre, le classiche sono le curve a forma di S, quando nella stessa area una tecnologia ne sostituisce un'altra, provocando ogni volta un altro rendimento a un ritmo esponenziale.

Reti neurali 

Le reti neurali sono diventate estremamente popolari ultimamente. Diamo un'occhiata al numero di brevetti su di essi negli ultimi anni:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Accidenti... Sembra di nuovo un espositore (anche se il periodo di tempo è troppo breve). Tuttavia, se guardiamo alle startup su un periodo più lungo, il quadro è più o meno lo stesso (14 volte in 15 anni corrisponde a un CAGR del 19% - molto buono):

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Indice AI, novembre 2017 (sì, sì, so cosa ci aspetta nei prossimi 3 anni) 

Allo stesso tempo, le reti neurali in molte aree dimostrano all’unanimità risultati migliori rispetto alla persona media:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Misurare i progressi della ricerca sull’intelligenza artificiale

E va bene, quando il risultato è su ImageNet (anche se la conseguenza diretta è una nuova generazione di robot industriali), ma nel riconoscimento vocale la stessa immagine:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: Misurare i progressi della ricerca sull’intelligenza artificiale

In effetti, le reti neurali hanno appena superato la persona media nel riconoscimento vocale e sono sulla buona strada per superarla in tutte le lingue comuni. In cui, come abbiamo scritto, è probabile che la crescita della velocità degli acceleratori delle reti neurali sia esponenziale

Mentre scherzavano su questo argomento, non molto tempo fa pensavamo: sì, presto i robot saranno in grado di eseguire trucchi al livello delle scimmie, e si presumeva che fosse molto lontano dal livello di una persona stupida, e ancor di più Einstein:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: La rivoluzione dell’intelligenza artificiale: la strada verso la superintelligenza 

Ma all'improvviso si è scoperto che il livello di una persona comune era già stato raggiunto (e continua ad essere raggiunto) in molte aree), e al livello di un genio raro (come hanno dimostrato le gare con una persona a scacchi e Go) la distanza si è rivelata improvvisamente inferiore al previsto:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali

Fonte: Misurare i progressi della ricerca sull’intelligenza artificiale

Negli scacchi, persone eccezionali furono superate circa 15 anni fa, a Go - tre anni fa, e la tendenza è ovvia:

CAGR come maledizione degli specialisti, ovvero errori nella previsione dei processi esponenziali
Fonte: La rivoluzione dell’intelligenza artificiale: la strada verso la superintelligenza 

Come disse una volta il leggendario CEO di General Electric, Jack Welch, “Se il tasso di cambiamento all’esterno è maggiore del tasso di cambiamento all’interno, la fine è vicina”. Quelli. Se un’azienda non cambia più velocemente di quanto cambia la situazione attorno ad essa, corre un grande rischio. Sfortunatamente, ha lasciato l'incarico 18 anni fa e da allora le fortune di GE sono peggiorate. GE non è al passo con i cambiamenti.

Ricordando le previsioni sul telefono degli specialisti di Western Union, le previsioni di Lord Kelvin, le stime di mercato per i computer domestici Digital Equipment e gli smartphone Microsoft, sullo sfondo delle previsioni di Sechin, ho giustificato le preoccupazioni. Perché la storia si ripete. E di nuovo. E di nuovo. E di nuovo.

Molti specialisti, dopo aver studiato il loro campo presso un istituto/università, smettono di svilupparsi ulteriormente. E le previsioni si fanno utilizzando le tecnologie del secolo scorso (in tutti i sensi). Negli ultimi anni sono stato tormentato dalla domanda: quanto velocemente le reti neurali sostituiranno gli esperti che non sanno come applicare il CAGR? E voglio solo fare una previsione e ho paura di sbagliarmi. Verso il limite, come hai capito.

Ma sul serio, la rapida velocità del cambiamento è come il vento. Se sai come impostare correttamente le vele (e la barca a vela si adegua), anche il vento contrario non ti impedirà di andare avanti, e anche se è vento in coda, e anche con un grande CAGR!!!

Buon CAGR a tutti coloro che hanno finito di leggere!

UPD
Habraeffect funziona ancora! Il giorno in cui questo materiale è stato pubblicato, è apparso un articolo su CAGR nella Wikipedia russa! L'esempio non è ancora stato tradotto, ma l'inizio è già stato fatto. Inoltre puoi vedere è una questione di soldi o qui sulle tecnologie con elementi che ingannano gli investitori

RingraziamentiDesidero ringraziare sinceramente:

  • Laboratorio di Computer Grafica VMK Università Statale di Mosca. M.V. Lomonosov per il suo contributo allo sviluppo della computer grafica in Russia e oltre,
  • personalmente Konstantin Kozhemyakov, che ha fatto molto per rendere questo articolo migliore e più chiaro,
  • e infine, molte grazie a Kirill Malyshev, Egor Sklyarov, Ivan Molodetskikh, Nikolai Oplachko, Evgeny Lyapustin, Alexander Ploshkin, Andrey Moskalenko, Aidar Khatiullin, Dmitry Klepikov, Dmitry Konovalchuk, Maxim Velikanov, Alexander Yakovenko e Evgeny Kuptsov per il gran numero di lezioni pratiche commenti e modifiche che hanno reso questo testo molto migliore!

Fonte: habr.com

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