การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าหมายถึงอะไร?

ในงานวิจัยของฉันเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบฉันเคยได้ยินหลายคนพูดถึง "การสร้างแบบจำลองอวกาศของดาวเคราะห์นอกระบบ" ฉันไม่ทราบว่า "การส่งต่อ" หมายถึงอะไรใน "การสร้างแบบจำลองการส่งต่อ" และเปรียบเทียบกับ "การสร้างแบบจำลองย้อนกลับ" อย่างไรถ้านั่นเป็นเรื่อง

การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าคืออะไรและทำไมจึงเป็นพิเศษที่จำเป็นต้องแยกจากการสร้างแบบจำลองธรรมดา ol เพียงธรรมดา?

มีหลายวิธีในการสร้างแบบจำลองบางอย่าง จากสิ่งที่คุณขอมีสองประเภทหลักคือแบบจำลองไปข้างหน้าและแบบจำลองผกผัน

การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้า

ในการสร้างแบบจำลองประเภทนี้คุณมีรูปแบบเฉพาะที่กำหนดสถานะ "ปัจจุบัน" ของระบบของคุณ ในกรณีของดาวเคราะห์นอกระบบอาจเป็นสิ่งที่กำหนดเนื้อหาของโมเลกุลระดับไอออนไนซ์ความหนาแน่นและอื่น ๆ ของบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบของคุณ จากนั้นคุณใช้ฟิสิกส์ / คณิตศาสตร์ที่รู้จักในระบบของคุณเพื่อตัดสินใจว่ามันจะทำงานอย่างไร ในการตั้งค่านี้สิ่งที่คุณสร้างขึ้นคือระบบสำหรับการทำนายสถานะระบบจากแบบจำลองฟิสิกส์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

ตัวอย่างเช่นจะมีคนสร้างบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบในแบบจำลองแล้วพูดว่าโอเคจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อฉันส่องแสงผ่านชั้นบรรยากาศนี้ ฉันอาจบันทึกข้อสังเกตอะไรบ้าง

การสร้างแบบจำลองผกผัน

ในบางกรณีนี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าแม้ว่ามันจะไม่ได้หมายความว่าคุณกำลังใช้แบบจำลองเพื่อดูในอดีต แต่สิ่งที่เกิดขึ้นกับการตั้งค่านี้คือคุณรู้สถานะหรือผลลัพธ์เฉพาะและคุณต้องการสร้างแบบจำลองของระบบซึ่งสามารถสร้างสถานะดังกล่าวได้ โดยพื้นฐานแล้วคุณต้องการให้แบบจำลองของคุณมาถึงสถานะที่แน่นอนเมื่อคำนวณเสร็จแล้ว ถ้าเป็นเช่นนั้นคุณมีความมั่นใจอย่างสมเหตุสมผลว่าแบบจำลองของคุณเป็นตัวบ่งชี้ว่าระบบของคุณเป็นอย่างไร

ในสถานการณ์นี้คุณจะวัดองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศเช่นรัศมีของดาวเคราะห์เป็นฟังก์ชันของความยาวคลื่นแล้วสร้างแบบจำลองของชั้นบรรยากาศซึ่งหวังว่าจะสามารถจำลองการสังเกตการณ์ของคุณได้ ถ้าคุณทำได้ความหวังก็คือโมเดลจะแสดงสิ่งที่ระบบของคุณถูกต้อง

การสร้างแบบจำลองการส่งต่อคือการใช้แบบจำลองเพื่อจำลองผลลัพธ์ ปัญหาของการได้รับรูปแบบในการผลิตข้อมูลจากการป้อนข้อมูลที่เรียกว่าปัญหาที่เกิดขึ้นข้างหน้า

ตัวแบบไปข้างหน้าใช้พารามิเตอร์บางอย่างและสร้างข้อมูลที่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับการสังเกตที่เกิดขึ้นจริง

การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าดูเหมือนจะใช้กันทั่วไปในวิทยาศาสตร์โลกหมายถึงแบบจำลองของสภาพภูมิอากาศโลกเหตุการณ์แผ่นดินไหว ฯลฯ

ปัญหาข้างหน้า ( ปัญหาโดยตรง, ปัญหาปกติ): ปัญหาของการคำนวณสิ่งที่ควรสังเกตสำหรับแบบจำลองเฉพาะเช่นการคำนวณความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงที่จะสังเกตได้สำหรับแบบจำลองของโดมเกลือ ( พจนานุกรมวิทยาศาสตร์โลก )

กระบวนการตรงข้ามเรียกว่าปัญหาผกผัน :

ปัญหาผกผันในวิทยาศาสตร์คือกระบวนการคำนวณจากชุดการสังเกตปัจจัยเชิงสาเหตุที่ทำให้เกิดขึ้นเช่นการคำนวณภาพในคอมพิวเตอร์เอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์การสร้างแหล่งกำเนิดในอะคูสติกหรือการคำนวณความหนาแน่นของโลกจากการวัดสนามแรงโน้มถ่วง .

มันถูกเรียกว่าปัญหาผกผันเพราะเริ่มต้นด้วยผลลัพธ์แล้วคำนวณหาสาเหตุ นี่คือการผกผันของปัญหาไปข้างหน้าซึ่งเริ่มต้นด้วยสาเหตุแล้วคำนวณผลลัพธ์

การแก้ปัญหาผกผันนั้นหมายถึงให้ชุดของการสังเกตสร้างแบบจำลองที่อธิบายถึงปัญหาเหล่านั้น

ฉันคิดว่ามันน่าจะถูกคาดหวังว่ามีการศึกษาชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบผ่านการสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าเพราะเรามีแบบจำลองชั้นบรรยากาศที่เพียงพอสำหรับโลกและความเข้าใจในการปรับให้เข้ากับดาวเคราะห์ดวงอื่นในขณะที่เรายังไม่มี

$A$

$y$$x$

• $x$$y$

• $y$$x$$A$

$Ax$$Ax$

การสร้างแบบผกผันเป็นที่ที่คุณใช้คุณสมบัติของข้อมูลของคุณเพื่อประเมินชุดของพารามิเตอร์พื้นฐานของแบบจำลองทางกายภาพของคุณว่าเกิดอะไรขึ้น

ส่งต่อการสร้างแบบจำลองเป็นที่ที่คุณใช้แบบจำลองของคุณเพื่อทำนายสิ่งที่คุณจะสังเกตและใช้การเปรียบเทียบการทำนายเหล่านี้กับข้อมูลของคุณเพื่ออนุมานพารามิเตอร์แบบจำลองของคุณ

ตัวอย่างดาวเคราะห์นอกระบบที่เรียบง่าย ลองพิจารณาเส้นโค้งความเร็วเรเดียลที่สุ่มตัวอย่าง คุณสามารถใส่ไซน์ซอยด์ (หรือวงรีวงโคจร) กับข้อมูลเหล่านี้และประมาณระยะเวลา, ความกว้างของความเร็วรัศมีและจากนั้นอนุมานมวลขั้นต่ำสำหรับดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบโดยเสียบตัวเลขเหล่านี้เข้ากับฟังก์ชันมวล สูตร.

วิธีการสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าจะเริ่มต้นด้วยมวลของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ระบุช่วงเวลาการโคจรและความโน้มเอียงจากนั้นทำนายสิ่งที่จะสังเกตได้รวมถึงหากจำเป็นฟังก์ชันที่อนุญาตให้มีความไม่สมบูรณ์และความไม่แน่นอนในการวัด แบบจำลองดังกล่าวจำนวนมากถูกผลิตและเปรียบเทียบกับการสังเกตจนกว่าจะสามารถประมาณฟังก์ชันความน่าจะเป็นสำหรับพารามิเตอร์แต่ละตัวของแบบจำลองได้

หากต้องการดูความแตกต่างระหว่างแบบจำลองไปข้างหน้าและแบบผกผันให้พิจารณาความเข้าใจของเราว่าอะตอมสามารถดูดซับและปล่อยความยาวคลื่นเฉพาะบางช่วงของแสง นี่คือสิ่งที่เราสังเกต ; เราสามารถสร้างแบบจำลองโครงสร้างอะตอมแบบง่ายๆ (ผกผัน) จากการสังเกตเหล่านี้ แต่หลังจากที่เรามีรูปแบบของอะตอมที่พัฒนาขึ้นมาอย่างดีเช่นทฤษฎีควอนตัมเราสามารถทำนายการดูดซับและการปล่อยของอะตอมใด ๆ

การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าขึ้นอยู่กับความเข้าใจที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดีเหล่านี้และโดยทั่วไปแล้วเป็นรูปแบบที่มีประโยชน์มากที่สุด

อย่างไรก็ตามแบบจำลองผกผันมีความสำคัญเมื่อเรายังไม่มีความเข้าใจในระบบ ในกรณีดังกล่าวโมเดล ad hoc ในที่สุดอาจนำเราไปสู่การพัฒนารูปแบบและความเข้าใจใหม่ทั้งหมดเช่นเดียวกับกรณีในการทำความเข้าใจอะตอมและโมเลกุลก่อนที่ทฤษฎีควอนตัมจะได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่

ฉันต้องการที่จะเพิ่มคำตอบ pablodf76 ซึ่งเป็นที่ถูกต้องโดยสิ้นเชิงที่จะบอกว่ามักจะสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าจะใช้ในการแก้ปัญหาผกผัน นี่คือบริบทที่พบบ่อยที่สุดที่ฉันเคยเห็นคำนี้ในวรรณคดีดาราศาสตร์

โดยทั่วไปแล้วการมีตัวแบบล่วงหน้าและความเข้าใจในความไม่แน่นอนในการวัดของคุณนั้นเหมือนกับการมีฟังก์ชั่นความน่าจะเป็น (สิ่งที่กว้างกว่าคือคิดว่าตัวแบบส่งต่อของคุณน่าจะเป็น) ตัวแบบไปข้างหน้าไปจากพารามิเตอร์พื้นฐานไปยังข้อมูล (ปัญหาไปข้างหน้า) และได้รับการรวมกับเทคนิคทางสถิติ - ใช้ MCMC เพื่อสุ่มตัวอย่างจากคนหลังหรือการคำนวณการประมาณค่าพารามิเตอร์ความน่าจะเป็นสูงสุด - เพื่อแก้ปัญหาผกผัน

การสร้างแบบจำลองไปข้างหน้าคืออะไรและทำไมจึงเป็นพิเศษที่จำเป็นต้องแยกจากการสร้างแบบจำลองธรรมดา ol เพียงธรรมดา?

ในบริบทนี้ผู้เขียนอาจจะพยายามเน้นว่าพวกเขามาถึงที่ประมาณ / หลังของพารามิเตอร์ในบรรยากาศที่มีรายละเอียดแบบจำลองบรรยากาศร่วมกับการอนุมานทางสถิติบางรูปแบบ