CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Blant de som leser denne teksten er det selvfølgelig mange spesialister. Og selvfølgelig er alle godt kjent med sine felt og har en god vurdering av utsiktene til ulike teknologier og deres utvikling. Samtidig kjenner historien (som "lærer at den ikke lærer noe") mange eksempler når eksperter selvsikkert laget forskjellige prognoser og bommet med stor margin: 

  • «Telefonen har for mange mangler til at den seriøst kan vurderes som et kommunikasjonsmiddel. Enheten har ingen verdi for oss», skrev ekspertene. Western Union, den gang det største telegrafselskapet i 1876. 
  • «Radio har ingen fremtid. Fly som er tyngre enn luft er umulig. Røntgen vil vise seg å være en bløff, sa han William Thomson Lord Kelvin i 1899, og man kan selvfølgelig spøke med at britiske forskere var i gang med det tilbake på XNUMX-tallet, men vi skal måle temperatur i Kelvin i lang tid, og det er ingen grunn til å tvile på at den respekterte herren var en god fysiker. 
  • "Hvem i helvete vil høre skuespillere snakke?" sa om talkies Harry Warner, som grunnla Warner Brothers i 1927, en av datidens ledende filmeksperter. 
  • "Det er ingen grunn til at noen trenger en hjemmedatamaskin," Ken Olson, grunnlegger av Digital Equipment Corporation i 1977, kort tid før oppstarten av hjemmedatamaskiner...
  • Nå for tiden har ingenting endret seg: "Det er ingen sjanse for at iPhone vil ta betydelige markedsandeler," skrev Microsofts administrerende direktør i USA Today Steve Ballmer i april 2007 før den triumferende fremveksten av smarttelefoner.

Man kunne le av glede av disse spådommene hvis ikke din ydmyke tjener for eksempel selv hadde tatt ganske alvorlig feil på sitt felt. Og hvis jeg ikke hadde sett hvor massivt mange, tar mange eksperter feil. Generelt er det en klassiker "dette har aldri skjedd før, og her er det igjen." Og igjen. Og igjen. Dessuten eksperter og spesialister dømt til feil I mange tilfeller. Spesielt når det kommer til de fordømte eksponentielle prosessene. 

Å herregud, denne utstilleren

Det første problemet med eksponentielle prosesser er at selv å vite hvor raskt de vokser i matematisk forstand (over samme tidsperiode endres parametrene deres samme antall ganger), på hverdagsnivå er det ekstremt vanskelig å forestille seg en slik vekst. Et klassisk eksempel: Hvis vi beveger oss ett skritt fremover, vil vi gå 30 meter i 30 trinn, men hvis hvert trinn vokser eksponentielt, vil vi i 30 trinn sirkle kloden 26 ganger ("Tjueseks ganger, Karl!!! ”) langs ekvator:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Hvordan tenke eksponentielt og bedre forutsi fremtiden

Spørsmål til programmerere: hvilken konstant øker vi til en kraft i dette tilfellet?

svarKonstanten er lik 2, dvs. dobling for hvert trinn.
Når en prosess vokser eksponentielt, resulterer det i raske, massive endringer som er tydelig synlige for det blotte øye. Et utmerket eksempel er gitt av Tony Seba. I 1900, på Fifth Avenue i New York, var det vanskelig å se en enslig bil blant hestevognene:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Og bare 13 år senere, i samme gate, kan du knapt se en enslig hestevogn blant bilene:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

Vi ser et lignende bilde, for eksempel med smarttelefoner. Story Nokia, som red en bølge og var ledende i lang tid med bred margin, men som ikke kunne passe inn i neste bølge og nesten umiddelbart mistet markedet (se flott animasjon med markedsledere etter år) er veldig lærerikt.


Alle dataspesialister vet Moores lov, som faktisk ble formulert for transistorer og har vært sant i 40 år. Noen kamerater generaliserer det til vakuumrør og mekaniske enheter og hevder at det har fungert i 120 år. Det er praktisk å skildre eksponentielle prosesser med en logaritmisk skala, der de blir (nesten) lineære, og det er klart at en slik generalisering har rett til å eksistere:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Denne og følgende to grafer fra Moores lov over 120 år  

På en lineær skala ser veksten omtrent slik ut:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

Og her nærmer vi oss gradvis det andre bakholdet av eksponentielle prosesser. Hvis veksten har vært slik i 120 år, betyr dette at vår eksponentielle rate vil forbli den samme i minst 10 år til?

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

I praksis viser det seg at nei. I sin rene form har veksthastigheten for databehandling vært avtagende i flere år, noe som lar oss snakke om "døden til Moores lov":

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde:  Når Moores lov slutter, er maskinvareakselerasjon i sentrum

Dessuten er det interessant at denne kurven ikke bare kan rette seg ut, men også gå opp med fornyet kraft. Din ydmyke tjener beskrevet i detalj hvordan dette kunne skje. Ja, det vil være andre beregninger (unøyaktige nevrale nettverk), men til slutt, hvis unøyaktige kuleramme og mekaniske kalkulatorer har utvidet skalaen til 120 år, er nevrale akseleratorer ganske passende der. Vi går imidlertid bort.

Det er viktig å forstå det eksponentiell vekst kan stoppe på grunn av tekniske, fysiske, økonomiske og sosiale årsaker (listen er ufullstendig). Og dette er det andre store bakholdsangrepet av eksponentielle prosesser - for å riktig forutsi øyeblikket når kurven begynner å forlate eksponentiell. Feil i begge retninger er veldig vanlig her.

totalt:

  • Det første bakholdet av eksponentiell vekst er at indikatoren vokser uventet raskt selv for spesialister. Og å undervurdere det eksponentielle er en tradisjonell feil som gjentas om og om igjen. Som ekte strenge fagfolk sa for 100 år siden: "Tanks, herrer, er mote, men kavaleri er evig!"
  • Det andre problemet med eksponentiell vekst er at den på et tidspunkt (noen ganger etter 40 eller 120 år) slutter, og det er heller ikke lett å forutsi nøyaktig når den vil ende. Og til og med Moores lov, ved hvis dødsleie mange tekniske journalister etterlot hovavtrykkene sine, kan komme tilbake til tjeneste med fornyet kraft. Og det virker ikke som nok! 

Eksponentielle prosesser og markedsfangst

Hvis vi snakker om de synlige endringene rundt oss og markedet, er det interessant å se hvordan ulike teknologier har erobret markedet. Det er mest praktisk å gjøre dette ved å bruke eksemplet med USA, der i mer enn 100 år har forskjellige typer markedsstatistikker blitt opprettholdt relativt nøyaktig: 

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Du er det du bruker 

Det er veldig interessant og lærerikt å se hvordan andelen boliger med kablede telefoner gradvis vokste, for så å falt kraftig med en fjerdedel gjennom årene Den store depresjonen. Andelen hus med elektrisitet vokste også, men falt mye mindre: folk var ikke klare til å gi opp elektrisitet, selv når det ikke var nok penger. Og utbredelsen av hjemmeradio kjente knapt den store økonomiske krisen i det hele tatt, alle var interessert i siste nytt. Og, i motsetning til telefon, strøm eller bil, har radio ingen avgifter for bruk. Forresten, fremveksten av personlige biler, som ble avbrutt av den store depresjonen, ble gjenopprettet først etter 20 år, fasttelefoner ble gjenopprettet etter 10 år, og elektrifisering av hus - etter 5.

Man ser tydelig at spredningen av klimaanlegg, mikrobølgeovner, datamaskiner og smarttelefoner var mye raskere enn spredningen av ny teknologi før. Fra en andel på 10 % til 70 % skjedde veksten ofte på bare 10 år. Teknologier fra århundreskiftet tok ofte mer enn 40 år å oppnå samme vekst. Føl forskjellen!

Noe morsomt for forfatteren personlig. Tenk på hvordan vaskemaskiner og tørketromler har vokst ganske synkront siden 60-tallet. Det er artig at sistnevnte er nesten ukjente blant oss. Og hvis de i USA på et tidspunkt vanligvis ble kjøpt i par, stiller gjestene våre ofte spørsmålet: "Hvorfor trenger du to vaskemaskiner?" Du må svare med et seriøst blikk at den andre er i reserve, i tilfelle den første ryker. 

Vær også oppmerksom på den fallende andelen vaskemaskiner. I det øyeblikket ble offentlige vaskerier veldig utbredt, hvor man kunne komme, laste tøy i maskinen, vaske det og gå. Billig. Lignende varer er fortsatt veldig vanlige i USA. Dette er et eksempel på en situasjon der forretningsmodellen til et spesifikt marked endrer penetrasjonshastigheten til teknologien og salgsstrukturen (dyre profesjonelle vandalsikre maskiner selger bedre).

Akselerasjonen av prosesser er spesielt merkbar de siste årene, da massepenetrasjonen av teknologier ble "øyeblikkelig" etter standardene fra det tidlige 20-tallet (på 5-7 år):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Den økende hastigheten på teknologisk adopsjon (grafikken på lenken er interaktiv!)

Samtidig er den raske fremveksten av én teknologi ofte fallet til en annen. Fremveksten av radio betydde press på avismarkedet, fremveksten av mikrobølgeovner reduserte etterspørselen etter gassovner osv. Noen ganger var konkurransen mer direkte, for eksempel reduserte fremveksten av kassettopptakere dramatisk etterspørselen etter vinylplater, og fremveksten av CD-er reduserte etterspørselen etter kassetter. Og torrent drepte dem alle med veksten av digital distribusjon av musikk, industriinntektene falt med mer enn 2 ganger (grafen er omgitt av en sørgmodig svart ramme):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Musikkindustriens EKTE død 

Likeledes vokser antallet fotografier som er tatt eksponentielt, dessuten har vekstraten økt betraktelig nylig med overgangen til digitalt. Derfor var "døden" av analoge bilder "øyeblikkelig" etter historiske standarder:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: https://habr.com/ru/news/t/455864/#comment_20274554 

Full av drama Kodaks historie, som ironisk nok oppfant digitalkameraet og gikk glipp av den eksponentielle fremveksten av digital fotografering, er ekstremt lærerikt. Men det viktigste historien lærer er at den ikke lærer noe. Derfor vil situasjonen gjenta seg igjen og igjen. Skal man tro statistikken – med akselerasjon.

totalt: 

  • Mye prognosegevinster kan oppnås ved å studere akselerasjonen og nedbremsingen av markeder de siste 100 årene.
  • Innovasjonstakten øker i gjennomsnitt, noe som betyr at antallet falske spådommer vil øke. Vær forsiktig…

La oss gå på trening

Du tror selvfølgelig at alt dette er ganske enkelt, forståelig, og generelt sett er det ikke så vanskelig å ta hensyn til alt dette i prognoser. Du er forgjeves... Nå begynner moroa... Spenne fast?

Nylig talte Igor Sechin, administrerende direktør i Rosneft, på St. Petersburg International Economic Forum, hvor han spesielt sa: "Som et resultat vil bidraget fra alternativ energi til den globale energibalansen forbli relativt lite: innen 2040 vil det øke fra dagens 12 til 16 %" Er det noen som tviler på at Sechin er en ekspert på sitt felt? Jeg tror det. 

Samtidig har andelen alternativ energi de siste årene vokst med omtrent 1 % per år, og veksten av andelen har akselerert: 

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Statista: Andel fornybar kraft i energiproduksjon globalt (denne beregningsmetoden ble valgt - uten storskala vannkraft, siden den nøyaktig resulterer i dagens 12%).

Og så - et problem for 3. klasse. Det er en verdi som i 2017 var lik 12% og vokser med 1% per år. Hvilket år vil den nå 16 %? I 2040? Har du tenkt deg godt om, min unge venn? Merk at ved å svare "i 2021" gjør vi den klassiske feilen å lage en lineær prediksjon. Det er mer fornuftig å ta hensyn til prosessens eksponentielle natur og lage de klassiske tre spådommene: 

  1. "optimistisk" gitt akselerasjonen av utviklingen, 
  2. "gjennomsnittlig" - basert på antakelsen om at vekstraten vil være den samme som det beste året de siste 5 årene 
  3. og "pessimistisk" - basert på antakelsen om at vekstraten i gjennomsnitt vil være lik det verste året de siste 5 årene. 

Dessuten, selv i henhold til gjennomsnittsprognosen, vil 16.1 % oppnås allerede i 2020, dvs. neste år:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: forfatterens beregninger 

For en bedre forståelse (av eksponentielle prosesser), presenterer vi de samme grafene på en logaritmisk skala:  

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
De viser at gjennomsnittsscenarioet er litt av en trend, selv om du ser på det siden 2007. Totalt sett vil verdien som er spådd for 2040 mest sannsynlig oppnås neste år, eller høyst om et år.

For å være rettferdig er ikke Sechin den eneste som "tar feil" på denne måten. For eksempel lager BP (British Petroleum) oljearbeidere en årlig prognose, og de blir allerede trollbundet over at de, etter å ha laget prognoser i årevis, igjen og igjen ikke tar hensyn til eksponentialiteten til prosessen («Derivat? Nei, du har ikke hørt!"). Derfor har de måttet heve prognosen hvert år i mange år:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Forecasting Failure / Hvorfor investorer bør behandle oljeselskapets energiprognoser med forsiktighet

Nærmere Sechin-prognoser Det internasjonale energibyrået (fester med tungoljearbeidere, sjekk ut rørene ved roten av den russiske delen av stedet). De tar i prinsippet ikke hensyn til den eksponentielle karakteren av prosessen, som fører til en størrelsesorden feil i 7 år, og de gjentar denne feilen systematisk:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Våre prognoser har ikke gått i oppfyllelse, og løftene våre er upålitelige (selve siden renen.ru, forresten, veldig bra)

Prognosene deres ser spesielt morsomme ut med nyere data (du leser også "vel, når stopper de endelig!!!" i kurvene deres?):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Fotovoltaisk vekst: virkelighet versus anslag fra Det internasjonale energibyrået

Dette er faktisk kontraintuitivt, men når man forutsier mange prosesser, er det mer effektivt å ta hensyn til ikke en lineær prognose for forrige periode og ikke en lineær prognose basert på gjeldende deriverte, men en endring i prosessens hastighet. Dette gir det mest nøyaktige resultatet for lignende prosesser:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: AI-revolusjonen: Veien til superintelligens 

I engelskspråklig litteratur, spesielt innen forretningsanalyse, brukes forkortelsen CAGR konstant (Sammensatt årlig vekstrate - lenken er gitt til den engelskspråklige wikien, og det er karakteristisk at det ikke finnes en tilsvarende artikkel i den russiskspråklige Wikipedia). CAGR kan oversettes som "sammensatt årlig vekstrate." Det beregnes i henhold til formelen
 
CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
der t0 - første år, tn - sluttår, og V(t) — verdien av parameteren, antagelig endret i henhold til en eksponentiell lov. Verdien uttrykkes i prosent og betyr hvor mange prosent en viss verdi (vanligvis et marked) vokser i løpet av året.

Det er mange eksempler på Internett på hvordan man beregner CAGR, for eksempel i Google Docs og Excel:

La oss gjennomføre en kort mesterklasse under mottoet "la oss hjelpe Sechin", og ta dataene fra oljeselskapet BP (som et lavere estimat). For de som er interessert, er selve dataene lokalisert i dette google-dokumentet, kan du kopiere det selv og beregne det annerledes. Globalt vokser fornybar generasjon raskt:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Her og videre på de svarte grafene, forfatterens beregninger ifølge BP 

Skalaen er logaritmisk, og det er tydelig at alle regioner har eksponentiell vekst (dette er viktig!), mange med eksponentiell akselerasjon. Lederne er som forventet Kina og dets naboer, etter å ha gått forbi Nord-Amerika og Europa. Det er interessant at den nest siste - Midtøsten - er en av de mest oljeproduserende regionene på planeten, og den har den høyeste CAGR blant alle (44 % de siste 5 årene (!)). Det er ikke overraskende å se en størrelsesorden øke på 6 år, og basert på uttalelser fra deres tjenestemenn har de til hensikt å fortsette i samme slengen. Den tidligere oljeministeren i Saudi-Arabia advarte klokt sine OPEC-kolleger tilbake i 2000: «Steinalderen tok ikke slutt fordi det ikke fantes flere steiner», og det ser ut til at de tok denne kloke tanken i betraktning for 10 år siden. CIS (CIS), som vi ser, er på siste plass. Vekstraten er imidlertid ganske god. 

CAGR kan beregnes på forskjellige måter. La oss for eksempel bygge CAGR for hvert år siden 1965, for de siste 5 årene og for de siste 10 årene. Du vil få dette interessante bildet (totalt for verden):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

Det kan tydelig sees at eksponentiell vekst i gjennomsnitt akselererte og deretter avtok. "Moskovsky Komsomolets" og andre gule medier i dette tilfellet skriver vanligvis noe sånt som "Den kinesiske økonomien faller", som betyr "de fantastiske vekstratene i den kinesiske økonomien bremser ned" og tier taktfullt om det faktum at de bremser ned til et slikt tempo at andre bare kan fortelle drømmer. Alt er veldig likt her.

La oss prøve å forutsi produksjonen i 2018 basert på data frem til 2010, ved å ta CAGR'1965, CAGR'10Y, CAGR'5Y og en lineær prognose fra 2010 i forhold til 2009 og i forhold til 2006. Vi får følgende bilde:

Lineær'1Y Lineær'4Y CAGR'1965  CAGR'10Y  CAGR'5Y 
Fornybar produksjon i 2018, prognose basert på data frem til 2010 1697 1442  1465  2035  2429 
Holdning til det virkelige i 2018 0,68  0,58  0,59  0,82  0,98 
Prognosefeil 32%  42%  41%  18%  2% 

Karakteristiske punkter - ingen av prognosene viste seg å være for optimistiske, d.v.s. underskudd overalt. I det mest optimistiske scenarioet med en CAGR på 15,7 %, var underskuddet 2 %. Lineære prognoser ga en feil på 30-40 % (en periode ble spesielt tatt da feilen deres var mindre på grunn av nedgangen i vekstrater). Dessverre var det ikke mulig å legge til Sechins modell, siden det ikke er mulig å gjenopprette formelen hans. 

Som lekser, prøv backcasting ved å leke med forskjellige CAGR-er. Konklusjonen vil være åpenbar: eksponentielle prosesser er bedre forutsagt av eksponentielle modeller.

Og som et kirsebær på kaken, her er en prognose fra den samme BP, hvis («Forsiktig, spesialister jobber!») eksponent gir vei for lineær vekst i prognosen: 

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Fornybar andel av kraftproduksjon etter kilde (fra BP)

Vær oppmerksom på at de ikke regner med vannkraft i det hele tatt, som er klassifisert som en klassisk fornybar energikilde. Derfor er deres anslag enda mer konservativt enn Sechins, og de gir 12% bare for 2020. Men selv om grunnlaget er undervurdert og eksponentiell vekst stopper i 2020, har de en andel på 2040 % i 29. Det ser overhodet ikke ut som Sechins 16% ... Det er bare en slags problemer ...

Det er tydelig at Sechin er en smart person. Jeg er en anvendt matematiker av yrke, ikke en kraftingeniør, så jeg kan ikke gi et kvalifisert svar på spørsmålet om årsaken til en så alvorlig feil i Sechins prognose. Mest sannsynlig er faktum at denne situasjonen virkelig lukter som en nedgang i oljeprisen. Og vårt store oljeskip (hvem som ikke har hørt på denne sangen av Semyon Slepakov, ta en titt) av en ikke helt klar grunn er det en stabil valutakurs for salg av råolje i utlandet, og ikke raffinerte petroleumsprodukter. Og hvis du forvrenger prognosen sterkt, eliminerer dette (en stund må man tenke) ubehagelige spørsmål. Men som matematiker vil jeg helst se en systematisk feil i det minste på nivå med herrene fra BP som ikke har hørt om derivater. Jeg bryr meg ikke, jeg er på samme skip.

totalt:

  • Som alle offiserer vet, under krigstidsforhold når verdien av konstanten π (forholdet mellom omkretsen av en sirkel og diameteren) 4, og i spesielle tilfeller - opptil 5. Derfor, når det virkelig er nødvendig, vil prognosen for spesialister demonstrerer ALLE verdier som kreves av myndighetene. Det er lurt å huske dette.
  • Eksponentielle prosesser er bedre spådd ved å bruke en sammensatt årlig vekstrate, eller CAGR.
  • Sechins prognose på St. Petersburg International Economic Forum kan vurderes som en ekstrem grad av manglende respekt for publikum eller som grov manipulasjon. Å velge fra. La oss håpe at det vil være modige mennesker som vil stille noen ubehagelige spørsmål. For eksempel, hvorfor er petrokjemikalier over hele verden veldig lønnsomme, men russiske statseide selskaper investerer titalls milliarder i "røret" og eksport av råvarer, og ikke i det? 
  • Og til slutt vil jeg håpe at en av leserne vil lage en side om CAGR på russisk Wikipedia. Det er på tide, tenker jeg.

Solenergi

La oss konsolidere temaet eksponentielle prosesser. Det siste BP-diagrammet viser hvordan andelen av "solen" hoppet kraftig i 2020, og selv konservative BP tror på fremtiden. Interessant nok er det også observert en eksponentiell prosess der, som, i likhet med Moores lov, har pågått i mer enn 40 år og kalles Swensons lov:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: https://en.wikipedia.org/wiki/Swanson’s_law 

Den generelle betydningen er enkel - prisen på modulen faller eksponentielt og produksjonen vokser eksponentielt. Som et resultat, hvis det for 40 år siden var en teknologi med kosmiske (i alle forstander) kostnader for elektrisitet, og den var hovedsakelig egnet for å drive satellitter, så i dag har kostnaden per watt allerede falt med omtrent 400 ganger og fortsetter å falle ( snart 3 bestillinger). Gjennomsnittlig CAGR i verdi er omtrent 16 % med en økning på opptil 25 % de siste 10 årene, noe som ikke skjer ofte.

Som en konsekvens fører dette også til eksponentiell vekst i installert kapasitet og produksjon:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: https://en.wikipedia.org/wiki/Growth_of_photovoltaics 

Vekst med 10 ganger på 7–8 år er svært alvorlig (beregn CAGR selv, du vil få 33–38 %(!)). Det er latterlig, men hvis det ikke stoppes, er det kun solenergi som vil generere 100 % av verdens strømbehov om 12 år. Dette må håndteres avgjørende. For på en eller annen måte å bremse denne vanæret i USA, innførte Trump i fjor en enorm (for andre markeder) 30% toll på import av solcellepaneler. Men de fordømte kineserne reduserte prisene med 34 % ved årets slutt (i løpet av året!), og eliminerte ikke bare tollene, men gjorde det også lønnsomt å kjøpe fra dem igjen. Og de fortsetter å bygge helt robotfabrikker med produksjon av titalls gigawatt batterier per år, og igjen og igjen reduserer prisene og øker produksjonsvolumet. Det er et slags mareritt, du er enig.

De fallende kostnadene for batterier er slik at de de siste årene ikke bare har blitt konkurransedyktige uten subsidier, men grensen for kostnadseffektiv bruk beveger seg raskt nordover på den nordlige halvkule, og dekker opptil hundrevis av kilometer per år. Dessuten var det i går viktig å rette batteriene i optimal vinkel og alt det der. Det går 3-4 år, og for samme pris kan et større område med batterier installeres enkelt på vertikale sørlige fasader. Ja, de er mindre effektive, men de må vaskes sjeldnere og er lettere å installere. Og for samme installasjonspris er det viktigere å redusere eierkostnadene. 

Igjen, akilleshælen til solenergi er ujevn elektrisitetsproduksjon, spesielt under forhold der lagringseffektiviteten er langt fra 100 %. Og så viser det seg at med en slik nedgang i kostnadene ved å produsere en megawatt, er ikke bare den lave og gjennomsnittlige lagringseffektiviteten dekket (det vil si at den kan lagres på en mindre effektiv, men billigere måte) , men også kostnadene ved å installere batterier (det vil si for de samme pengene kan vi installere ikke bare så mange megawatt generasjon, men også så mange megawatt lagring "gratis", noe som radikalt endrer situasjonen).

totalt:

  • Swensons lov er omtrent det samme som Moores lov når det gjelder gyldighet, selv om CAGR er mindre. Men akkurat i løpet av det neste tiåret vil effekten bli mest merkbar.
  • Dette er et helt eget tema, men takket være den raske utviklingen av sol og vind har det blitt investert noen vanvittige milliarder i industrielle energilagringssystemer de siste 3 årene. Naturligvis er Tesla her i forkant med din PowerPack, som viste vellykkede resultater i Australia. Gassarbeidere bekymret. Samtidig har moroa ennå ikke begynt, siden flere teknologier truer med å overta Li-Ion i fallende lagringskostnader. Dette er imidlertid en helt annen historie, vi vil være interessert i CAGR deres om et par år (nå er det fantastisk, men dette lav baseeffekt).

Elektriske biler

Seriøse eksperter skrev i det høyt respekterte magasinet Scientific American tilbake i 1909: «Det faktum at bilen praktisk talt har nådd grensen for sin utvikling, bekreftes av det faktum at det i løpet av det siste året ikke har vært noen forbedringer av radikal karakter.» I fjor var det heller ingen radikale forbedringer innen elbiler. Dette gir grunnlag for å hevde med all tillit at elbilen definitivt allerede har nådd toppen av sin utvikling. 

Mer seriøst er det et "kylling og egg"-problem i de fleste teknologier. Inntil masseproduksjonen når et visst nivå, er det ekstremt dyrt å introdusere en rekke innovasjoner, og tvert imot, inntil de introduseres, bremses salget. De. For å overvinne "barnesykdommer" er det nødvendig med en viss masseproduksjon. Og her er det praktisk å evaluere innovative teknologier etter nivået på total produksjon per innbygger:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Elbiler og «peak oil». Sannhet i modellen

Jeg er ingen ekspert og vet ikke hvordan elbiler vil endre seg de neste 15 årene. Men dette er definitivt et veldig høyteknologisk produkt, og de endrer seg raskt. Og nivået på dagens elektriske kjøretøy er nivået på biler med forbrenningsmotor i 1910 og nivået på mobiltelefoner i 1983. Endringer til det bedre (for forbrukeren) de neste 15 årene vil bli dramatiske. Og det er da moroa begynner. 

Generelt presses elbiler fremover av tre faktorer:

  • Når du tråkker på gassen flyr du fremover, som i en sportsbil, og prisen er merkbart lavere enn på en sportsbil. Og elbiler kjører forbi dem på korte baner (Tesla X passerer Lamborghini, Tesla 3 passerer Ferrari, for eksempel av denne grunn Tesla kjøper politiet) Hvilken russisk-amerikansk politimann liker ikke å kjøre fort?
  • Påfylling er veldig billig, om ikke ingenting. Roman Naumov bor i Canada (@sith) forårsaker brennende irritasjon, og beskriver hvordan han, en infeksjon, kjørte 600 km utenfor byen, brukte $4 på drivstoff (eller kunne ikke ha brukt det i det hele tatt). Elon Musk, husker jeg, klaget over at mange velstående eiere av dyre Teslaer kjører den til en gratis Supercharger, en fordømt freebie. Kort sagt, drivstoff er nesten eliminert fra forbruksartikler.
  • Og alle ingeniørene sier unisont at når barnesykdommer er kurert, vil elbilen koste merkbart mindre å vedlikeholde. DET blir mye billigere. Bare dekkene, sier de, må skiftes oftere, de slites ut...

Og selvfølgelig det faktum at bilen i prinsippet kan lades hvor som helst der det er uttak – dette er en revolusjon. Det vil si at hvis strømmen nådde bestemoren din i landsbyen, kan du komme til henne og lade opp, om enn lenger. Selvfølgelig vil du ikke kunne kjøre et landstrofé, men 99. (9) % av folk kommer til landsbyen, og da står bilen fortsatt der. Og i morgen vil den ikke bare stå, men forbruke strøm til en billig landsbytariff. 

Selvfølgelig er det fortsatt få ladere, spesielt raske, men... la oss se på grafen:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Ladeinfrastruktur for elbiler i ferd med å bli mainstream

Hva? Eksponentiell prosess igjen? Og hvilken! Spørsmålet stilles som følger: hvordan vil situasjonen endre seg hvis antall bensinstasjoner øker 10 ganger i løpet av de neste 1000 årene («Tusen, Karl!»)? (Dette er CAGR=100 %, dvs. dobling årlig) Beklager, jeg tok feil. I neste 8 år 1000 ganger! (Dette er en CAGR=137 %, dvs. raskere enn den årlige doblingen). Og to av disse 8 årene har nesten gått... Og folk fra bransjen sier at de neste 8 årene vil veksten ikke være 3 størrelsesordener, men raskere, spesielt med den nye generasjonen gafler. For å forstå hvordan det vil se ut, må du komme til Kina. Faktisk er det stikkontakter på de fleste parkeringsplasser og de vokser som sopp etter regn i varmt vær. Og selv innbyggere i høyhus vil fylle bensin for uken på en søndagstur til kinoen eller kjøpesenteret (hvor bilen fortsatt står parkert og venter på deg i et par timer). Og kjøpesentre med restauranter vil kjempe om besøkende med elbiler (de kjemper allerede i Kina).

Ja, prisen på elbiler er høy nå. Men batteriet gir en stor andel der, og kostnadene faller slik: 

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: A Bak kulissene Priser på litium-ion-batterier

Ja, de var enige! Dette er igjen en eksponentiell prosess! Og gjennomsnittlig CAGR er -20,8%, som, som vi vet, er VELDIG høy. Hvis 5 % er 2 ganger på 15 år, men 20 % er 10 ganger på 12 år ("Ti ganger, Karl!"):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

Det er morsomt at med denne hastigheten, om 3-4 år, i stedet for ett batteri til bilen din, kan du kjøpe to for samme pris. Heng den andre i garasjen, og den vil gi deg en personlig superlader. Du kommer hjem og fyller bensin. Og til nattpris. Og hele huset vil bli matet til nattpris. Og strømbrudd i hyttegrenda vil ikke lenger være en bekymring. Og (husker CAGR av "solen") - det vil være mulig å installere solcellepaneler på taket. Det er gode besparelser der, så mange vil si: «Kult! Jeg tar det! Bli ferdig!" (mest i Europa и USA, absolutt).

Det er en utrolig ting, tross alt, disse eksponentielle prosessene. I løpet av de neste 10 årene vil vi definitivt se alvorlige fremskritt innen elbiler og moderne elbiler vil bli oppfattet som fryktelig upraktisk og elendig. Ingen gangreserve, ingen autopilot, du må ha med deg en haug med adaptere... Tidlige modeller, kort sagt.

totalt:

  • Elektriske kjøretøy ble solgt i Kina i første halvdel av 2019 66 % mer enn i første halvår 2018. I løpet av samme tid falt salget av biler med forbrenningsmotor med 12 %. Det er ikke en bjelle, det er en gong. 
  • Den mest populære blant elbiler er selvfølgelig Tesla. Men jeg vil henlede oppmerksomheten din til kineserne BYD. Hun ser nok mest ut lovende.
  • I Kina er skiltene for elektriske kjøretøy grønne. Myndighetene lover at de snart på dagene med det "røde" nivået av smog vil slutte å la alle biler unntatt elektriske komme inn i Beijing sentrum. Taxiselskaper kjøper elektriske kjøretøy i tusenvis. Forfatteren kjørte i en slik taxi, det ser imponerende ut. 

Hva skjer innen IT?

Moores lov ble godt kjent da den varte med en enorm CAGR på rundt 41 % i nesten 40 år. Hvilke andre eksempler på god CAGR finnes i IT? Det er mange av dem, for eksempel Googles inntektsvekst med en CAGR på 43 % over 16 år:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde:  Googles annonseinntekter fra 2001 til 2018 (i milliarder amerikanske dollar)

Når vi ser på denne grafen, følte noen mennesker (spesielt de hvis applikasjoner ble utestengt fra Google Play Store) ukomfortable. Det er mye å tenke på her. I forrige uke, mens du kjørte bil, begynte smarttelefonen vedvarende å foreslå å bytte til Google-navigasjon, til tross for at jeg allerede kjørte med Yandex.Navigator. De har sannsynligvis ikke nok markedsstørrelse lenger, men de må øke inntektene, tenkte jeg. Og jeg tenkte også på det.

Imidlertid er det også mer optimistiske rent tekniske grafer, for eksempel vist på en logaritmisk skala, reduksjonen i prisen på diskplass og økningen i hastigheten på Internett-tilkoblinger innen 2019:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Drastiske fall i kostnadene driver nok en datamaskinrevolusjon 

Det er lett å merke at det er en tendens til å nå et platå, d.v.s. vekstraten synker. Likevel vokste de godt i flere tiår. Hvis du ser på harddiskene mer detaljert, kan du se at neste retur til eksponenten vanligvis sikres av følgende teknologi:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Lagringsteknologi for i dag og i morgen  

Så vi venter på at SSD-er skal ta igjen HDD-er og legge dem langt bak.

Dessuten, med en utmerket CAGR på 59 %, falt kostnaden for piksler på digitale kameraer på en gang (Handy's Law): 

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Hendys lov

De siste 10 årene har det også vært en eksponentiell nedgang i kameraets pikselstørrelse.  

Med en god CAGR på omtrent 25 % (10 ganger på 10 år), har kostnaden per piksel på en konvensjonell skjerm falt i omtrent 40 år, mens lysstyrken og kontrasten til pikslene også øker (dvs. høyere kvalitet). tilbys til en lavere pris). I det store og hele vet ikke produsentene lenger hvor de skal plassere pikslene. 8K TV-er er allerede ganske rimelige, men hva du skal vise på dem er et godt spørsmål. Et hvilket som helst antall piksler kan absorberes av autostereoskopi, men det er uløste problemer der. Dette er imidlertid en annen historie. I alle fall bringer den fortryllende reduksjonen i pikselkostnad autostereoskopi nærmere.

I tillegg er den eksponentielle spredningen av mange programvaretjenester:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Teknologiplattformer med en milliard brukere 

For eksempel AppleTV eller Facebook. Og som nevnt ovenfor, spesielt takket være sosiale nettverk, øker hastigheten på spredning av innovasjoner. 

totalt: 

  • Mye på grunn av eksponentielle prosesser de siste 20 årene, har IT-selskaper i stor grad fortrengt andre på listen over de største selskapene i verden. Og de har ingen intensjon om å stoppe (hva nå enn det betyr).
  • Forbedringer i de fleste teknologier innen IT er eksponentielle. Klassikeren er dessuten S-formede kurver, når en teknologi i samme område erstatter en annen, og hver gang forårsaker en annen tilbakevending til en eksponentiell hastighet.

Nevrale nettverk 

Nevrale nettverk har blitt ekstremt populære i det siste. La oss se på antall patenter på dem de siste årene:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Jammen... Det ser ut som en utstiller igjen (selv om tidsperioden er for kort). Men hvis vi ser på startups over en lengre periode, er bildet omtrent det samme (14 ganger på 15 år er en CAGR på 19% - veldig bra):

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: AI-indeks, november 2017 (ja, ja, jeg vet hva som skjer de neste 3 årene) 

Samtidig viser nevrale nettverk på mange områder enstemmig bedre resultater enn gjennomsnittspersonen:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Måling av fremdriften til AI-forskning

Og greit, når resultatet er på ImageNet (selv om den direkte konsekvensen er en ny generasjon industriroboter), men i talegjenkjenning det samme bildet:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: Måling av fremdriften til AI-forskning

Faktisk har nevrale nettverk nettopp utkonkurrert den gjennomsnittlige personen i talegjenkjenning og er på god vei til å overgå dem på alle vanlige språk. hvori, som vi skrev, vil veksten i hastigheten til nevrale nettverksakseleratorer sannsynligvis være eksponentiell

Mens de spøkte med dette emnet, tenkte vi for ikke lenge siden: ja, snart vil roboter kunne utføre triks på nivå med aper, og det ble antatt at det er veldig langt fra nivået til en dum person, og enda mer Einstein:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: AI-revolusjonen: Veien til superintelligens 

Men plutselig viste det seg at nivået til en vanlig person allerede var nådd (og fortsetter å bli nådd) på mange områder), og til nivået av et sjeldent geni (som konkurranser med en person i sjakk og Go viste) viste avstanden seg plutselig å være mindre enn forventet:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser

Kilde: Måling av fremdriften til AI-forskning

I sjakk ble fremragende mennesker forbigått for rundt 15 år siden, i Go - tre år siden, og trenden er klar:

CAGR som en forbannelse av spesialister, eller feil i prognoser for eksponentielle prosesser
Kilde: AI-revolusjonen: Veien til superintelligens 

Som den legendariske General Electric-sjefen Jack Welch sa en gang: "Hvis endringshastigheten utenfor er større enn endringshastigheten innvendig, er slutten nær." De. Hvis en bedrift ikke endrer seg raskere enn situasjonen rundt den endrer seg, er den i stor risiko. Dessverre forlot han vervet for 18 år siden, og GEs formuer har blitt verre siden den gang. GE følger ikke med på endringer.

Jeg husker spådommene om telefonen fra Western Union-spesialister, Lord Kelvins prognoser, markedsestimater for Digital Equipment-hjemmedatamaskiner og Microsoft-smarttelefoner, på bakgrunn av Sechins prognoser, og jeg har berettiget bekymring. Fordi historien gjentar seg. Og igjen. Og igjen. Og igjen.

Mange spesialister, etter å ha studert faget sitt ved et institutt/universitet, slutter å utvikle seg videre. Og prognoser er laget ved hjelp av teknologier fra forrige århundre (i enhver forstand). De siste årene har jeg blitt plaget av spørsmålet: hvor raskt vil nevrale nettverk erstatte eksperter som ikke vet hvordan de skal bruke CAGR? Og jeg vil bare lage en prognose, og jeg er redd for å ta feil. Mot underskuddet, som du forstår.

Men seriøst, den raske endringshastigheten er som vinden. Hvis du vet hvordan du skal sette seilene riktig (og seilbåten overholder det), så vil ikke engang motvind hindre deg i å bevege deg fremover, og selv om det er medvind, og til og med med stor CAGR!!!

God CAGR til alle som har lest ferdig!

UPD
Habraeffect fungerer fortsatt! Den dagen dette materialet ble publisert, dukket det opp en artikkel om CAGR på russisk Wikipedia! Eksemplet er ennå ikke oversatt, men det er allerede satt i gang. I tillegg kan du se det handler om penger eller her om teknologier med elementer av å lure investorer

AnerkjennelserJeg vil gjerne takke:

  • Laboratoriet for datagrafikk VMK Moscow State University. M.V. Lomonosov for hans bidrag til utviklingen av datagrafikk i Russland og utover,
  • personlig Konstantin Kozhemyakov, som gjorde mye for å gjøre denne artikkelen bedre og tydeligere,
  • og til slutt, tusen takk til Kirill Malyshev, Egor Sklyarov, Ivan Molodetskikh, Nikolai Oplachko, Evgeny Lyapustin, Alexander Ploshkin, Andrey Moskalenko, Aidar Khatiullin, Dmitry Klepikov, Dmitry Konovalchuk, Maxim Velikanov, Alexander Yakovenko og Evgeny Kuptsov for et stort antall praktiske kommentarer og redigeringer som gjorde denne teksten mye bedre!

Kilde: www.habr.com

Legg til en kommentar