CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Entre os leitores deste texto, é claro, há muitos especialistas. E, claro, todos são bem versados ​​em suas áreas e têm uma boa avaliação das perspectivas das diversas tecnologias e de seu desenvolvimento. Ao mesmo tempo, a história (que “ensina que não ensina nada”) conhece muitos exemplos em que os especialistas fizeram previsões diferentes com confiança e erraram por uma margem muito grande: 

  • “O telefone tem muitas deficiências para ser seriamente considerado um meio de comunicação. O dispositivo não tem valor para nós”, escreveram os especialistas. Western Union , então a maior empresa telegráfica em 1876. 
  • “A rádio não tem futuro. Aeronaves mais pesadas que o ar são impossíveis. Os raios X acabarão sendo uma farsa”, disse ele William Thomson Lorde Kelvin em 1899, e podemos, claro, brincar que os cientistas britânicos estavam a arrasar no século XIX, mas iremos medir a temperatura em Kelvin durante muito tempo, e não há razão para duvidar que o respeitado senhor era um bom físico. 
  • “Quem diabos quer ouvir os atores falarem?” disse sobre filmes falados Harry Warner, que fundou a Warner Brothers em 1927, um dos maiores especialistas em cinema da época. 
  • “Não há razão para que alguém precise de um computador doméstico”, Ken Olson, fundador da Digital Equipment Corporation em 1977, pouco antes da decolagem dos computadores domésticos...
  • Hoje em dia, nada mudou: “Não há hipótese de o iPhone ganhar uma quota de mercado significativa”, escreveu o CEO da Microsoft no USA Today. Steve Ballmer em abril de 2007, antes da ascensão triunfante dos smartphones.

Poderíamos rir alegremente dessas previsões se o seu humilde servo, por exemplo, não tivesse se enganado seriamente em seu campo. E se eu não tivesse visto quantos especialistas estão enganados. Em geral, existe um clássico “isso nunca aconteceu antes e aqui está de novo”. E de novo. E de novo. Além disso, especialistas e especialistas condenado a erros Em muitos casos. Especialmente quando se trata desses malditos processos exponenciais. 

Nossa, esse expositor

O primeiro problema com os processos exponenciais é que mesmo sabendo o quão rápido eles crescem em um sentido matemático (no mesmo período de tempo, seus parâmetros mudam o mesmo número de vezes), no dia a dia é extremamente difícil imaginar tal crescimento. Um exemplo clássico: se avançarmos um passo, então em 30 passos caminharemos 30 metros, mas se cada passo crescer exponencialmente, então em 30 passos daremos a volta ao globo 26 vezes (“Vinte e seis vezes, Karl!!! ”) ao longo do equador:

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Fonte: Como pensar exponencialmente e prever melhor o futuro

Pergunta para programadores: que constante elevamos a potência neste caso?

respostaA constante é igual a 2, ou seja, duplicando a cada passo.
Quando um processo cresce exponencialmente, resulta em mudanças rápidas e massivas que são claramente visíveis a olho nu. Um excelente exemplo é fornecido por Tony Seba. Em 1900, na Quinta Avenida de Nova York, era difícil ver um carro solitário entre as carruagens puxadas por cavalos:

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E apenas 13 anos depois, na mesma rua, você mal consegue ver uma carruagem solitária puxada por cavalos entre os carros:

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Vemos um quadro semelhante, por exemplo, com os smartphones. história A Nokia, que pegou uma onda e foi líder por muito tempo por uma larga margem, mas não conseguiu se encaixar na onda seguinte e quase instantaneamente perdeu o mercado (veja ótima animação com líderes de mercado por ano) é muito instrutivo.


Todos os especialistas em informática sabem Lei de Moore, que na verdade foi formulado para transistores e é válido há 40 anos. Alguns camaradas generalizam-no para tubos de vácuo e dispositivos mecânicos e afirmam que funcionou durante 120 anos. É conveniente representar processos exponenciais com uma escala logarítmica, na qual eles se tornam (quase) lineares e é claro que tal generalização tem o direito de existir:

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Fonte: Este e os dois gráficos seguintes de Lei de Moore ao longo de 120 anos  

Em uma escala linear, o crescimento é mais ou menos assim:

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E aqui nos aproximamos gradualmente da segunda emboscada dos processos exponenciais. Se o crescimento tem sido assim há 120 anos, isso significa que a nossa taxa exponencial permanecerá a mesma durante pelo menos mais 10 anos?

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Na prática verifica-se que não. Na sua forma pura, a taxa de crescimento da computação tem vindo a abrandar há vários anos, o que nos permite falar sobre a “morte da lei de Moore”:

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Fonte:  À medida que a Lei de Moore termina, a aceleração de hardware assume o centro das atenções

Além disso, é interessante que esta curva possa não apenas se endireitar, mas também subir com renovado vigor. Seu humilde servo descreveu em detalhes como isso poderia acontecer. Sim, haverá outros cálculos (imprecisos de redes neurais), mas no final, se ábacos imprecisos e calculadoras mecânicas expandiram a escala para 120 anos, então os aceleradores neurais são bastante apropriados. No entanto, divagamos.

É importante entender que o crescimento exponencial pode parar devido a razões técnicas, físicas, económicas e sociais (a lista está incompleta). E esta é a segunda grande emboscada dos processos exponenciais - prever corretamente o momento em que a curva começa a sair do exponencial. Erros em ambas as direções são muito comuns aqui.

Total:

  • A primeira emboscada do crescimento exponencial é que o indicador está crescendo de forma inesperada e rápida, mesmo para especialistas. E subestimar o exponencial é um erro tradicional repetido continuamente. Como disseram verdadeiros profissionais severos há 100 anos: “Os tanques, senhores, estão na moda, mas a cavalaria é eterna!”
  • O segundo problema com o crescimento exponencial é que em algum momento (às vezes depois de 40 ou 120 anos) ele termina, e também não é fácil prever com precisão quando terminará. E mesmo a lei de Moore, em cujo leito de morte muitos jornalistas técnicos deixaram as suas pegadas, pode retornar ao trabalho com vigor renovado. E não parecerá suficiente! 

Processos exponenciais e captura de mercado

Se falarmos das mudanças visíveis que nos rodeiam e do mercado, é interessante ver como diferentes tecnologias conquistaram o mercado. É mais conveniente fazer isso usando o exemplo dos Estados Unidos, onde por mais de 100 anos vários tipos de estatísticas de mercado foram mantidos com relativa precisão: 

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Fonte: Você é o que você gasta 

É muito interessante e instrutivo ver como a proporção de residências com telefones com fio cresceu gradualmente e depois caiu drasticamente em um quarto ao longo dos anos. Grande Depressão. A proporção de casas com eletricidade também cresceu, mas caiu muito menos: as pessoas não estavam dispostas a abrir mão da eletricidade, mesmo quando não havia dinheiro suficiente. E a difusão da rádio doméstica quase não sentiu a grande crise económica; todos estavam interessados ​​nas últimas notícias. E, ao contrário do telefone, da eletricidade ou do carro, o rádio não cobra taxas de utilização. A propósito, a ascensão dos automóveis pessoais, interrompida pela Grande Depressão, só foi restaurada após 20 anos, os telefones fixos foram restaurados após 10 anos e a eletrificação das casas - após 5.

Vê-se claramente que a disseminação de aparelhos de ar condicionado, fornos de microondas, computadores e smartphones foi muito mais rápida do que a disseminação de novas tecnologias antes. De uma quota de 10% a 70%, o crescimento ocorreu frequentemente em apenas 10 anos. As tecnologias da virada do século muitas vezes levaram mais de 40 anos para atingir o mesmo crescimento. Sinta a diferença!

Algo engraçado para o autor pessoalmente. Considere como as máquinas de lavar e as secadoras de roupa cresceram de forma bastante sincronizada desde os anos 60. É engraçado que estes últimos sejam quase desconhecidos entre nós. E se nos EUA, a partir de algum momento, costumavam ser comprados aos pares, então os nossos hóspedes muitas vezes fazem a pergunta: “Por que precisamos de duas máquinas de lavar?” É preciso responder com olhar sério que o segundo está de reserva, caso o primeiro quebre. 

Preste atenção também à queda na participação das máquinas de lavar. Naquele momento, tornaram-se muito difundidas as lavanderias públicas, onde você podia entrar, colocar a roupa na máquina, lavá-la e sair. Barato. Itens semelhantes ainda são muito comuns nos Estados Unidos. Este é um exemplo de situação em que o modelo de negócio de um mercado específico altera a taxa de penetração da tecnologia e a estrutura de vendas (máquinas profissionais caras à prova de vandalismo vendem melhor).

A aceleração dos processos é especialmente perceptível nos últimos anos, quando a penetração em massa das tecnologias tornou-se “instantânea” para os padrões do início do século 20 (em 5-7 anos):

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Fonte: A crescente velocidade da adoção tecnológica (o gráfico no link é interativo!)

Ao mesmo tempo, a rápida ascensão de uma tecnologia é muitas vezes a queda de outra. A ascensão do rádio significou pressão sobre o mercado de jornais, a ascensão dos fornos microondas reduziu a demanda por fornos a gás, etc. Por vezes a concorrência era mais directa, por exemplo, o aumento dos gravadores de cassetes reduziu drasticamente a procura de discos de vinil e o aumento dos CD reduziu a procura de cassetes. E o torrent matou todos eles com o crescimento da distribuição digital de música, as receitas da indústria caíram mais de 2 vezes (o gráfico está rodeado por uma moldura preta triste):

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Fonte: A VERDADEIRA morte da indústria musical 

Da mesma forma, o número de fotografias tiradas está a crescer exponencialmente, além disso, recentemente com a transição para o digital, a taxa de crescimento aumentou significativamente. Portanto, a “morte” das fotos analógicas foi “instantânea” pelos padrões históricos:

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

Cheio de drama história da Kodak, que ironicamente inventou a câmera digital e perdeu a ascensão exponencial da fotografia digital, é extremamente instrutivo. Mas a principal coisa que a história ensina é que ela não ensina nada. Portanto, a situação se repetirá continuamente. Se você acredita nas estatísticas - com aceleração.

Total: 

  • Muitos benefícios das previsões podem ser obtidos através do estudo da aceleração e desaceleração dos mercados ao longo dos últimos 100 anos.
  • A taxa de inovação está a aumentar em média, o que significa que o número de previsões falsas aumentará. Tome cuidado…

Vamos praticar

Você, claro, pensa que tudo isso é bastante simples, compreensível e, em geral, não é muito difícil levar tudo isso em consideração nas previsões. Você é em vão... Agora começa a diversão... Aperte o cinto?

Recentemente, Igor Sechin, diretor executivo da Rosneft, falou no Fórum Econômico Internacional de São Petersburgo, onde, em particular, disse: “Como resultado, a contribuição das energias alternativas para o balanço energético global permanecerá relativamente pequena: em 2040, aumentará dos actuais 12 para 16%." Alguém duvida que Sechin é um especialista em sua área? Eu acho que não. 

Ao mesmo tempo, nos últimos anos, a quota de energia alternativa cresceu cerca de 1% ao ano, e o crescimento da quota acelerou: 

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Fonte: Statista: Participação de energia renovável na geração de energia globalmente (este método de cálculo foi escolhido - sem energia hidrelétrica de grande porte, pois resulta exatamente nos atuais 12%).

E então - um problema para a 3ª série. Há um valor que em 2017 era igual a 12% e cresce 1% ao ano. Em que ano atingirá 16%? Em 2040? Você pensou bem, meu jovem amigo? Observe que ao responder “em 2021” estamos cometendo o erro clássico de fazer uma previsão linear. Faz mais sentido levar em conta a natureza exponencial do processo e fazer as três previsões clássicas: 

  1. “otimista” dada a aceleração do desenvolvimento, 
  2. “média” - com base na suposição de que a taxa de crescimento será igual à do melhor ano dos últimos 5 anos 
  3. e “pessimista” – com base no pressuposto de que a taxa de crescimento será, em média, semelhante ao pior ano dos últimos 5 anos. 

Além disso, mesmo de acordo com a previsão média, 16.1% serão alcançados já em 2020, ou seja, Próximo ano:

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Fonte: cálculos do autor 

Para uma melhor compreensão (dos processos exponenciais), apresentamos os mesmos gráficos em escala logarítmica:  

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Eles mostram que o cenário médio é bastante tendencioso, mesmo se você olhar para ele desde 2007. No total, o valor previsto para 2040 será provavelmente alcançado no próximo ano, ou no máximo dentro de um ano.

Para ser justo, Sechin não é o único que está “enganado” assim. Por exemplo, os petroleiros da BP (British Petroleum) fazem uma previsão anual, e já estão sendo enganados porque, tendo feito previsões há anos, repetidamente não levam em conta a exponencialidade do processo (“Derivada? Não, você não ouviu!”). Portanto, eles tiveram que aumentar suas previsões todos os anos durante muitos anos:

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Fonte: Falha na previsão / Por que os investidores devem tratar as previsões energéticas das empresas petrolíferas com cautela

Mais perto das previsões de Sechin Agência Internacional de Energia (grupos com trabalhadores do petróleo pesado, verifiquem os canos na raiz da seção russa do site). Em princípio, não levam em conta a natureza exponencial do processo, o que leva a um erro de ordem de grandeza há 7 anos, e repetem este erro sistematicamente:

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Fonte: Nossas previsões não se concretizaram e nossas promessas não são confiáveis (o próprio site renen.ru, aliás, muito bom)

Suas previsões parecem especialmente engraçadas com dados mais recentes (você também lê “bem, quando eles finalmente pararão!!!” em suas curvas?):

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Fonte: Crescimento fotovoltaico: realidade versus projeções da Agência Internacional de Energia

Isto é realmente contra-intuitivo, mas ao prever muitos processos, é mais eficaz levar em conta não uma previsão linear para o período anterior e não uma previsão linear baseada na derivada atual, mas uma mudança na velocidade do processo. Isso fornece o resultado mais preciso para processos semelhantes:

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Fonte: A revolução da IA: o caminho para a superinteligência 

Na literatura de língua inglesa, especialmente em análise de negócios, a abreviatura CAGR é constantemente usada (Taxa de crescimento anual composta - o link é fornecido para o wiki em inglês e é característico que não haja nenhum artigo correspondente na Wikipedia em russo). CAGR pode ser traduzido como “taxa composta de crescimento anual”. É calculado de acordo com a fórmula
 
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onde t0 - ano inicial, tn - ano final, e V(t) — o valor do parâmetro, provavelmente mudando de acordo com uma lei exponencial. O valor é expresso em porcentagem e significa quantos por cento um determinado valor (geralmente algum mercado) cresce ao longo do ano.

Existem muitos exemplos na Internet sobre como calcular o CAGR, por exemplo, no Google Docs e Excel:

Vamos realizar uma pequena master class sob o lema “vamos ajudar Sechin”, tomando os dados da petrolífera BP (como estimativa inferior). Para os interessados, os próprios dados estão localizados neste documento do Google, você pode copiá-lo e calculá-lo de maneira diferente. Globalmente, a geração renovável está a crescer rapidamente:

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Fonte: Aqui e mais adiante nos gráficos pretos, cálculos do autor de acordo com a BP 

A escala é logarítmica, e é claro que todas as regiões têm crescimento exponencial (isto é importante!), muitas com aceleração exponencial. Como esperado, os líderes são a China e os seus vizinhos, tendo ultrapassado a América do Norte e a Europa. É interessante que a penúltima região - o Médio Oriente - seja uma das regiões mais produtoras de petróleo do planeta e tenha o maior CAGR entre todas (44% nos últimos 5 anos (!)). Não é surpreendente ver um aumento de ordem de grandeza em 6 anos e, a julgar pelas declarações dos seus responsáveis, eles continuarão na mesma linha. O antigo ministro do petróleo da Arábia Saudita advertiu sabiamente os seus colegas da OPEP em 2000: “A Idade da Pedra não terminou porque não havia mais pedras”, e parece que eles tiveram em conta este pensamento sábio há 10 anos. O CIS (CIS), como vemos, está em último lugar. A taxa de crescimento é, no entanto, bastante boa. 

O CAGR pode ser calculado de diferentes maneiras. Por exemplo, vamos construir o CAGR para cada ano desde 1965, para os últimos 5 anos e para os últimos 10 anos. Você obterá esta imagem interessante (total para o mundo):

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Pode-se observar claramente que, em média, o crescimento exponencial acelerou e depois desacelerou. “Moskovsky Komsomolets” e outros meios de comunicação amarelos, neste caso, geralmente escrevem algo como “A economia chinesa está caindo”, significando “as fantásticas taxas de crescimento da economia chinesa estão desacelerando” e mantendo taticamente o silêncio sobre o fato de que estão desacelerando para um ritmo tal que os outros só conseguem dizer sonhar. Tudo é muito parecido aqui.

Vamos tentar prever a produção em 2018 com base em dados até 2010, tomando CAGR'1965, CAGR'10Y, CAGR'5Y e uma previsão linear de 2010 em relação a 2009 e em relação a 2006. Obtemos a seguinte imagem:

Linear'1Y Linear'4Y CAGR'1965  CAGR'10Y  CAGR'5Y 
Produção renovável em 2018, previsão baseada em dados até 2010 1697 1442  1465  2035  2429 
Atitude em relação ao real em 2018 0,68  0,58  0,59  0,82  0,98 
Erro de previsão 32%  42%  41%  18%  2% 

Pontos característicos - nenhuma das previsões revelou-se demasiado optimista, ou seja, undershoot em todos os lugares. No cenário mais otimista, com CAGR de 15,7%, o déficit foi de 2%. As previsões lineares deram um erro de 30-40% (foi especialmente considerado um período em que, devido à desaceleração das taxas de crescimento, o seu erro foi menor). Infelizmente não foi possível adicionar o modelo de Sechin, pois não é possível restaurar sua fórmula. 

Como lição de casa, experimente o backcasting brincando com diferentes CAGRs. A conclusão será óbvia: os processos exponenciais são melhor previstos por modelos exponenciais.

E como cereja no topo do bolo, aqui está uma previsão da mesma BP, cujo expoente (“Cuidado, os especialistas estão a trabalhar!”) dá lugar a um crescimento linear na previsão: 

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Participação de energia renovável na geração de energia por fonte (da BP)

Observe que eles não contam de forma alguma a energia hidrelétrica, que é classificada como uma fonte de energia renovável clássica. Portanto, a sua estimativa é ainda mais conservadora do que a de Sechin, e dão 12% apenas para 2020. Mas mesmo que a base seja subestimada e o crescimento exponencial pare em 2020, eles têm uma quota de 2040% em 29. Não se parece em nada com os 16% de Sechin... É apenas algum tipo de problema...

É claro que Sechin é uma pessoa inteligente. Sou um matemático aplicado de profissão, não um engenheiro de energia, por isso não posso dar uma resposta qualificada à pergunta sobre o motivo de um erro tão grave na previsão de Sechin. Muito provavelmente, o facto é que esta situação realmente cheira a um declínio nos preços do petróleo. E nosso grande navio petroleiro (quem ainda não ouviu essa música de Semyon Slepakov, dê uma olhada) por um motivo não muito claro, existe uma taxa de câmbio estável para a venda de petróleo bruto no exterior, e não de produtos petrolíferos refinados. E se você distorce muito a previsão, isso elimina (por um tempo, é preciso pensar) questões desagradáveis. Mas, como matemático, preferiria ver um erro sistemático, pelo menos ao nível dos senhores da BP que nunca ouviram falar de derivados. Não me importo, estou no mesmo navio.

Total:

  • Como todos os oficiais sabem, em condições de guerra o valor da constante π (a razão entre a circunferência de um círculo e seu diâmetro) chega a 4, e em casos especiais - até 5. Portanto, quando for realmente necessário, a previsão de especialistas demonstra QUALQUER valor exigido pelas autoridades. É aconselhável lembrar disso.
  • Os processos exponenciais são melhor previstos usando uma taxa composta de crescimento anual, ou CAGR.
  • A previsão de Sechin no Fórum Económico Internacional de São Petersburgo pode ser avaliada como um grau extremo de desrespeito pelo público ou como manipulação grosseira. Escolher a partir de. Esperemos que haja pessoas corajosas que façam algumas perguntas desagradáveis. Por exemplo, porque é que a petroquímica em todo o mundo é muito lucrativa, mas as empresas estatais russas investem dezenas de milhares de milhões no “tubo” e na exportação de matérias-primas, e não nele? 
  • E por fim, gostaria de esperar que um dos leitores faça uma página sobre CAGR na Wikipédia russa. Está na hora, eu acho.

Energia solar

Vamos consolidar o tema dos processos exponenciais. O gráfico mais recente da BP mostra como a participação do “sol” aumentou acentuadamente em 2020, e até mesmo a conservadora BP acredita no seu futuro. Curiosamente, ali também se observa um processo exponencial que, assim como a lei de Moore, já ocorre há mais de 40 anos e é chamado de Lei de Swenson:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Swanson’s_law 

O significado geral é simples: o preço do módulo está caindo exponencialmente e a produção está crescendo exponencialmente. Como resultado, se há 40 anos era uma tecnologia com custo cósmico (em todos os sentidos) de eletricidade e era principalmente adequada para alimentar satélites, hoje o custo por watt já caiu cerca de 400 vezes e continua a cair ( em breve 3 pedidos). O CAGR médio em valor é de cerca de 16% com um aumento de até 25% nos últimos 10 anos, o que não acontece com frequência.

Como consequência, isso também provoca um crescimento exponencial na capacidade instalada e na geração:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Growth_of_photovoltaics 

O crescimento de 10 vezes em 7–8 anos é muito sério (calcule você mesmo o CAGR, você obterá 33–38% (!)). É ridículo, mas se não for interrompido, apenas a energia solar irá gerar 100% das necessidades mundiais de electricidade em 12 anos. Isto deve ser tratado de forma decisiva. Para de alguma forma abrandar esta desgraça nos Estados Unidos, Trump introduziu no ano passado um enorme imposto (para outros mercados) de 30% sobre a importação de painéis solares. Mas os malditos chineses, no final do ano, reduziram os preços em 34% (ao longo do ano!), não só eliminando os direitos, mas também tornando as compras deles novamente lucrativas. E continuam a construir fábricas totalmente robóticas com a produção de dezenas de gigawatts de baterias por ano, reduzindo continuamente os preços e aumentando os volumes de produção. É uma espécie de pesadelo, você concordará.

A queda do custo das baterias é tal que, nos últimos anos, não só se tornaram competitivas sem subsídios, mas a fronteira para a sua utilização rentável está a mover-se rapidamente para norte, no hemisfério norte, cobrindo até centenas de quilómetros por ano. Além disso, ainda ontem era importante direcionar as baterias no ângulo ideal e tudo mais. 3-4 anos se passam e, pelo mesmo preço, uma área maior de baterias pode ser instalada simplesmente nas fachadas verticais do sul. Sim, são menos eficazes, mas precisam ser lavados com menos frequência e são mais fáceis de instalar. E pelo mesmo preço de instalação, reduzir o custo de propriedade é mais importante. 

Mais uma vez, o calcanhar de Aquiles da energia solar é a produção desigual de electricidade, especialmente em condições onde a eficiência do armazenamento está longe de 100%. E então acontece que com tal taxa de declínio no custo de produção de um megawatt, muito em breve não apenas a eficiência baixa e média do armazenamento será coberta (ou seja, pode ser armazenado de uma forma menos eficiente, mas mais barata) , mas também o custo de instalação de baterias (ou seja, com esse mesmo dinheiro podemos instalar não só tantos megawatts de geração, mas também tantos megawatts de armazenamento “de graça”, o que muda radicalmente a situação).

Total:

  • A Lei de Swenson é aproximadamente igual à Lei de Moore em termos de validade, embora o CAGR seja menor. Mas exactamente na próxima década o seu efeito tornar-se-á mais perceptível.
  • Este é um tópico completamente separado, mas graças ao rápido desenvolvimento da energia solar e eólica, alguns bilhões absurdos foram investidos em sistemas de armazenamento de energia industrial nos últimos 3 anos. Naturalmente, Tesla está aqui na vanguarda com o seu PowerPack, que mostrou resultados de sucesso na Austrália. Trabalhadores do gás preocupado. Ao mesmo tempo, a diversão ainda não começou, uma vez que diversas tecnologias ameaçam ultrapassar o Li-Ion na queda dos custos de armazenamento. No entanto, esta é uma história completamente diferente, estaremos interessados ​​​​no seu CAGR daqui a alguns anos (agora é fantástico, mas este efeito de base baixo).

Carros elétricos

Especialistas sérios escreveram na altamente respeitada revista Scientific American, em 1909: “O fato de o automóvel ter praticamente atingido o limite de seu desenvolvimento é confirmado pelo fato de que durante o ano passado não houve melhorias de natureza radical.” No ano passado também não houve melhorias radicais nos veículos eléctricos. Isto permite afirmar com toda a confiança que o carro elétrico já atingiu definitivamente o auge do seu desenvolvimento. 

Mais seriamente, existe um problema do “ovo e da galinha” na maioria das tecnologias. Até que a produção em massa atinja um determinado nível, é extremamente caro introduzir uma série de inovações e, pelo contrário, até que sejam introduzidas, as vendas diminuem. Aqueles. Para superar as “doenças infantis” é necessária uma certa produção em massa. E aqui é conveniente avaliar tecnologias inovadoras pelo nível de produção total per capita:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Carros elétricos e “pico petrolífero”. Verdade no modelo

Não sou especialista e não sei como os carros elétricos mudarão nos próximos 15 anos. Mas este é definitivamente um produto de alta tecnologia e eles mudam rapidamente. E o nível dos veículos eléctricos actuais é o nível dos carros com motores de combustão interna em 1910 e o nível dos telemóveis em 1983. As mudanças para melhor (para o consumidor) nos próximos 15 anos serão dramáticas. E é aí que a diversão começa. 

Em geral, os carros elétricos são impulsionados por três fatores:

  • Ao pisar no acelerador, você voa para frente, como em um carro esporte, e o preço é visivelmente mais baixo do que o de um carro esporte. E os carros elétricos os ultrapassam em pistas curtas (Tesla X ultrapassa Lamborghini, Tesla 3 ultrapassa Ferrari, por exemplo, por esta razão Tesla polícia compra) Qual policial russo-americano não gosta de dirigir rápido?
  • Reabastecer é muito barato, senão nada. Roman Naumov morando no Canadá (@sith) causa irritação ardente, descrevendo como ele, infectado, dirigiu 600 km para fora da cidade, gastando US$ 4 em combustível (ou poderia não ter gasto nada). Elon Musk, lembro-me, reclamou que muitos proprietários ricos de Teslas caros os levam até um Supercharger grátis, um maldito brinde. Em suma, o combustível é quase eliminado dos itens de consumo.
  • E todos os engenheiros dizem em uníssono que, quando as doenças infantis forem curadas, a manutenção do carro elétrico custará visivelmente menos. ISSO será muito mais barato. Só que os pneus, dizem, têm que ser trocados com mais frequência, eles desgastam...

E, claro, o fato de o carro poder, em princípio, ser carregado em qualquer lugar onde haja tomada é uma revolução. Ou seja, se a eletricidade chegou à sua avó na aldeia, você pode ir até ela e recarregar, ainda que por mais tempo. Claro, você não poderá dirigir um troféu do país, mas 99, (9)% das pessoas vêm para a aldeia e o carro ainda fica lá. E amanhã ele não apenas ficará parado, mas consumirá eletricidade a uma tarifa barata da aldeia. 

Claro que ainda existem poucos carregadores, principalmente os rápidos, mas... vejamos o gráfico:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Infraestrutura de carregamento de carros elétricos se tornando popular

O que? Processo exponencial de novo? E qual! A questão é colocada da seguinte forma: como mudará a situação se nos próximos 10 anos o número de postos de gasolina aumentar 1000 vezes (“Mil, Karl!”)? (Isso é CAGR = 100%, ou seja, dobrando anualmente) Desculpe, estava errado. Na próxima anos 8 1000 vezes! (Este é um CAGR=137%, ou seja, mais rápido que a duplicação anual). E dois desses 8 anos quase se passaram... E o pessoal da indústria diz que nos próximos 8 anos o crescimento não será de 3 ordens de grandeza, mas mais rápido, principalmente com a nova geração de garfos. Para entender como será, você precisa vir para a China. Na verdade, existem tomadas elétricas na maioria dos estacionamentos e elas crescem como cogumelos depois da chuva em dias quentes. E até mesmo os moradores de prédios altos reabastecerão durante a semana em uma ida de domingo ao cinema ou shopping center (onde o carro ainda está estacionado e esperando por você por algumas horas). E os shopping centers com restaurantes vão brigar pelos visitantes com carros elétricos (já brigam na China).

Sim, o preço dos veículos elétricos é alto agora. Mas a bateria dá uma grande participação aí, e seu custo cai assim: 

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Uma visão dos bastidores dos preços das baterias de íons de lítio

Sim, eles concordaram! Este é novamente um processo exponencial! E o CAGR médio é de -20,8%, o que, como sabemos, é MUITO alto. Se 5% é 2 vezes em 15 anos, mas 20% é 10 vezes em 12 anos (“Dez vezes, Karl!”):

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais

É engraçado que nesse ritmo, em 3-4 anos, em vez de uma bateria para o seu carro, você possa comprar duas pelo mesmo preço. Pendure o segundo na garagem e ele lhe fornecerá um superalimentador pessoal. Você chega em casa e reabastece. E com tarifa noturna. E toda a casa será alimentada à taxa noturna. E as quedas de energia na vila não serão mais uma preocupação. E (lembrando o CAGR do “sol”) - será possível instalar painéis solares no telhado. Tem uma boa economia aí, então muita gente vai falar: “Legal! Eu vou levar! Embrulhe isso!" (principalmente em Europa и Estados Unidos, Certamente).

Afinal, é uma coisa incrível esses processos exponenciais. Nos próximos 10 anos, veremos definitivamente um grande progresso no campo dos veículos eléctricos e os carros eléctricos modernos serão considerados terrivelmente inconvenientes e miseráveis. Sem reserva de energia, sem piloto automático, você tem que carregar um monte de adaptadores... Resumindo, os primeiros modelos.

Total:

  • Veículos elétricos foram vendidos na China no primeiro semestre de 2019 66% a mais que no primeiro semestre de 2018. No mesmo período, as vendas de automóveis com motores de combustão interna caíram 12%. Não é um sino, é um gongo. 
  • O mais popular entre os carros elétricos é, obviamente, o Tesla. Mas gostaria de chamar a sua atenção para os chineses BYD. Ela provavelmente parece mais promissor.
  • Na China, as placas dos veículos elétricos são verdes. As autoridades prometem que em breve, nos dias do nível “vermelho” de poluição atmosférica, deixarão de permitir a entrada de todos os carros, excepto os eléctricos, no centro de Pequim. As empresas de táxi estão comprando veículos elétricos aos milhares. O autor andou em um táxi assim, parece impressionante. 

O que está acontecendo em TI?

A Lei de Moore tornou-se conhecida porque durou quase 41 anos com um enorme CAGR de cerca de 40%. Que outros exemplos de bom CAGR existem em TI? Existem muitos deles, por exemplo, o crescimento da receita do Google com um CAGR de 43% em 16 anos:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte:  Receita publicitária do Google de 2001 a 2018 (em bilhões de dólares americanos)

Olhando para este gráfico, algumas pessoas (especialmente aquelas cujos aplicativos foram banidos da Google Play Store) se sentiram desconfortáveis. Há muito o que pensar aqui. Na semana passada, enquanto dirigia, o smartphone começou a sugerir persistentemente a mudança para a navegação do Google, apesar de eu já estar dirigindo com o Yandex.Navigator. Provavelmente já não têm dimensão de mercado suficiente, mas precisam de aumentar as receitas, pensei. E também pensei nisso.

No entanto, também existem gráficos puramente técnicos mais otimistas, por exemplo, mostrados em escala logarítmica, a redução do preço do espaço em disco e o aumento da velocidade das ligações à Internet até 2019:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Quedas drásticas nos custos estão impulsionando outra revolução informática 

É fácil perceber que há uma tendência de atingir um platô, ou seja, a taxa de crescimento diminui. No entanto, eles cresceram bem durante décadas. Se você observar os discos rígidos com mais detalhes, verá que o próximo retorno ao expoente geralmente é garantido pela seguinte tecnologia:

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Fonte: Tecnologias de armazenamento para hoje e amanhã  

Portanto, estamos esperando que os SSDs alcancem os HDDs e os deixem para trás.

Além disso, com um CAGR excelente de 59%, o custo dos pixels das câmeras digitais caiu de uma só vez (lei de Handy): 

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Fonte: Lei de Hendy

Os últimos 10 anos também testemunharam uma diminuição exponencial no tamanho dos pixels da câmera.  

Além disso, com um bom CAGR de cerca de 25% (10 vezes em 10 anos), o custo por pixel de uma tela convencional vem caindo há cerca de 40 anos, enquanto o brilho e o contraste dos pixels também estão aumentando (ou seja, maior qualidade). é oferecido a um preço mais baixo). Em geral, os fabricantes não sabem mais onde colocar os pixels. As TVs 8K já são bastante acessíveis, mas o que mostrar nelas é uma boa pergunta. Qualquer número de pixels pode ser absorvido pela autoestereoscopia, mas há questões não resolvidas aí. No entanto, esta é uma história diferente. De qualquer forma, a redução encantadora no custo dos pixels aproxima a autoestereoscopia.

Além disso, a disseminação exponencial de muitos serviços de software:

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Fonte: Plataformas tecnológicas com um bilhão de usuários 

Por exemplo, AppleTV ou Facebook. E, como mencionado acima, graças em particular às redes sociais, a velocidade de divulgação das inovações aumenta. 

Total: 

  • Em grande parte devido aos processos exponenciais dos últimos 20 anos, as empresas de TI substituíram enormemente outras na lista das maiores empresas do mundo. E eles não têm intenção de parar (seja lá o que isso signifique).
  • As melhorias na maioria das tecnologias de TI são exponenciais. Além disso, o clássico são as curvas em forma de S, quando na mesma área uma tecnologia substitui outra, cada vez provocando outro retorno a uma taxa exponencial.

Redes neurais 

As redes neurais tornaram-se extremamente populares ultimamente. Vejamos o número de patentes sobre eles nos últimos anos:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Droga... Parece um expositor novamente (embora o período de tempo seja muito curto). No entanto, se olharmos para as startups durante um período mais longo, o quadro é aproximadamente o mesmo (14 vezes em 15 anos é um CAGR de 19% – muito bom):

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Fonte: Índice AI, novembro de 2017 (sim, sim, eu sei o que acontecerá nos próximos 3 anos) 

Ao mesmo tempo, as redes neurais em muitas áreas demonstram unanimemente melhores resultados do que a média das pessoas:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Medindo o progresso da pesquisa em IA

E tudo bem, quando o resultado está no ImageNet (embora a consequência direta seja uma nova geração de robôs industriais), mas no reconhecimento de fala a mesma imagem:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: Medindo o progresso da pesquisa em IA

Na verdade, as redes neurais acabaram de superar a média das pessoas no reconhecimento de fala e estão a caminho de superá-las em todas as línguas comuns. Em que, como escrevemos, o crescimento na velocidade dos aceleradores de redes neurais provavelmente será exponencial

Enquanto brincavam sobre esse assunto, não faz muito tempo pensávamos: sim, em breve os robôs serão capazes de realizar truques no nível dos macacos, e presumia-se que isso estava muito longe do nível de uma pessoa estúpida, e mais ainda Einstein:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: A revolução da IA: o caminho para a superinteligência 

Mas de repente descobriu-se que o nível de uma pessoa comum já havia sido alcançado (e continua a ser alcançado) em muitas áreas), e ao nível de um gênio raro (como mostraram as competições com uma pessoa no xadrez e no Go), a distância de repente acabou sendo menor do que o esperado:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais

Fonte: Medindo o progresso da pesquisa em IA

No xadrez, pessoas de destaque foram ultrapassadas há cerca de 15 anos, no Go - três anos atrás, e a tendência é óbvia:

CAGR como uma maldição de especialistas, ou erros na previsão de processos exponenciais
Fonte: A revolução da IA: o caminho para a superinteligência 

Como disse certa vez o lendário CEO da General Electric, Jack Welch: “Se a taxa de mudança externa for maior que a taxa de mudança interna, o fim está próximo”. Aqueles. Se uma empresa não mudar mais rápido do que a situação ao seu redor muda, ela corre um grande risco. Infelizmente, ele deixou o cargo há 18 anos e a sorte da GE piorou desde então. A GE não está acompanhando as mudanças.

Recordando as previsões sobre o telefone feitas por especialistas da Western Union, as previsões de Lord Kelvin, as estimativas de mercado para os computadores domésticos da Digital Equipment e os smartphones da Microsoft, tendo como pano de fundo as previsões de Sechin, tenho preocupações justificadas. Porque a história se repete. E de novo. E de novo. E de novo.

Muitos especialistas, após estudarem sua área em um instituto/universidade, param de se desenvolver ainda mais. E as previsões são feitas com tecnologias do século passado (em todos os sentidos). Nos últimos anos, tenho sido atormentado pela pergunta: com que rapidez as redes neurais substituirão os especialistas que não sabem como aplicar o CAGR? E eu realmente quero fazer uma previsão e tenho medo de estar errado. Em direção ao undershoot, como você entende.

Mas, falando sério, a rápida velocidade da mudança é como o vento. Se você souber posicionar as velas corretamente (e o veleiro obedecer), então mesmo um vento contrário não o impedirá de seguir em frente, mesmo que seja um vento favorável, e mesmo com um grande CAGR!!!

Feliz CAGR a todos que terminaram de ler!

UPD
Habraefeito ainda funciona! No dia da publicação deste material, apareceu um artigo sobre CAGR na Wikipédia russa! O exemplo ainda não foi traduzido, mas já foi dado um começo. Além disso você pode ver é sobre dinheiro ou aqui sobre tecnologias com elementos para enganar os investidores

AgradecimentosGostaria de agradecer sinceramente:

  • Laboratório de Computação Gráfica VMK Universidade Estadual de Moscou. M. V. Lomonosov por sua contribuição para o desenvolvimento da computação gráfica na Rússia e em outros lugares,
  • pessoalmente Konstantin Kozhemyakov, que fez muito para tornar este artigo melhor e mais claro,
  • e, finalmente, muito obrigado 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 por um grande número de informações práticas comentários e edições que deixaram esse texto muito melhor!

Fonte: habr.com

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