Míra nepravděpodobnosti
podle článku Davida J. Ritchieho
zpracoval: Jiří Svršek

Podle autora článku [X1] pro komunikaci vědecké obce se širokou veřejností je výhodné používat míru nepravděpodobnosti pro odhady výskytu jevů předpovídaných v různých vědeckých experimentech. Použitím míry nepravděpodobnosti si veřejnost lépe představí relativní rizika předpovídaných jevů a dospěje ke kvalifikovaným rozhodnutím v podpoře vládní a veřejné politiky založené na vědeckém výzkumu.

1. Úvodem

Mnoho aspektů života zodpovědného občana ve společnosti vyžaduje porozumění pravděpodobnosti jednoho typu události nebo jevu v porovnání s jinými. Pravděpodobnosti jsou však často vyjádřeny ve tvaru, jemuž veřejnost nerozumí, jako je hodnota 10-4, nebo poměr 1:10000. Běžný občan se středoškolským vzděláním často není schopen porovnávat pravděpodobnosti různých jevů a událostí a proto obvykle není schopen učinit kvalifikovaná rozhodnutí.

2. Možné řešení

Autor jako možné řešení zmíněného problému navrhuje použít tzv. míru nepravděpodobnosti (IS, Improbability Scale), která je definována vztahem

    IS = - log(p)

kde log je dekadický logaritmus a p je pravděpodobnost jevu. Tato veličina začíná hodnotou 0 pro absolutně jistý jev a pak její hodnota vzrůstá s rostoucí nepravděpodobností jevu. Následující tabulka obsahuje několik příkladů hodnoty IS.

* IS = 0,8
Dosažení hodnoty 7 při součtu hodnot dvou hodů kostkou za sebou. (Ze 36 různých možností lze hodnoty 7 dosáhnout pouze při hodech (1,6), (2,5), (3,4), (4,3), (5,2), (6,1), tedy pravděpodobnost p = 6/36.)

* IS = 2,3
Závažná havárie amerického raketoplánu při dalším startu na základě současných zkušeností.

* IS = 2,6
Narozeniny připadající na zítřek v daném roce. (Pravděpodobnost, že někdo má zítra narozeniny je 1/365 nebo 1/366 v závislosti na tom, zda je rok běžný nebo přestupný.)

* IS = 4,0
Nejbližší cíl NASA: Závažná havárie amerického raketoplánu při dalším startu.

* IS = 5,4
Zasažení bleskem v daném roce. (Podle amerického Národního institutu pro bezpečnost před blesky (the National Lightning Safety Institute) každým rokem je ve Spojených státech zasaženo bleskem asi 1000 lidí. Spojené státy americké mají asi 280 miliónů obyvatel, proto pravděpodobnost zasažení bleskem je 1/280000.)

* IS = 5,8
Získání královské fleše při rozdání pěti karet. (Pravděpodobnost královské fleše se počítá jako 4C1/52C5 nebo 0,0000015.

* IS = 6,0
Eventuální cíl NASA: Závažná havárie amerického raketoplánu při dalším startu.

* IS = 8,1
Výhra jackpotu v následujícím kole americké loterie Powerball.

* IS = 8,8
Erupce jádra supernovy ve vzdálenosti do 8 parseků od Slunce, která bude mít významné biologické účinky.

Protože míra nepravděpodobnosti je obvykle malé číslo mezi 0 až 10, lze si ho snadno zapamatovat a spojit s významnými jevy a událostmi, zejména s osobně významnými. Veřejnost pak může spojit míru nepravděpodobnosti s různými událostmi ve společnosti a tím získat dobrou představu o jejím významu. Lidé tím získají správnou perspektivu při posuzování pravděpodobnosti různých jevů a událostí.

3. Příklady využití míry nepravděpodobnosti

Zřejmě jedním z nejvýznamnějších příkladů využití míry nepravděpodobnosti by mohlo být hodnocení rizika závažné havárie amerického raketoplánu. V říjnu 2000 ředitel NASA Daniel Goldwin hovořil na téma "NASA v 21. století" na kolokviu Laboratoře aplikované fyziky Univerzity Johna Hopkinse (the Applied Physics Laboratory of the John Hopkins University). Obsah této přednášky byl také publikován Leonardem Davidem pro širokou veřejnost.

Daniel Goldwin uvedl, že NASA chce pravděpodobnost závažné závady raketoplánu zvýšit z dnešní hodnoty 1:200 na hodnotu nejméně 1:104 a v dohledné budoucnosti na 1:106, aby spolehlivost raketoplánů byla stejná jako spolehlivost dnešních komerčních letadel.

Bezpochyby pracovníci Laboratoře aplikované fyziky přesně rozuměli pravděpodobnosti závažné závady 1:200. Avšak pro širokou veřejnost takový údaj je příliš abstraktní.

Pokud by se použila míra nepravděpodobnosti a lidé věděli, že míra nepravděpodobnosti zítřejších narozenin náhodně zvoleného člověka je 2,6, pak by lépe rozuměli tvrzení, že současná míra nepravděpodobnosti závažné závady raketoplánu je 2,3.

Další výhodou je skutečnost, že pro nezávislé jevy, které nastanou současně, se míra nepravděpodobnosti určí jako součet měr nepravděpodobnosti daných jevů.

Pokud například víme, že míra nepravděpodobnosti zítřejších narozenin v daném roce náhodně zvoleného člověka je 2,6 a míra nepravděpodobnosti zasažení bleskem v daném roce je 5,4, pak míra nepravděpodobnosti, že někdo bude mít zítra narozeniny a současně bude zasažen bleskem je 8,0. Lidé tím také získají mnohem lepší představu o svých šancích na výhry v různých loteriích, když současně budou vědět, že míra nepravděpodobnosti výhry jackpotu v loterii Powerball je 8,1.

4. Závěrem

Autor článku [X1] navrhuje, aby výzkumníci při prezentaci svých výsledků pro veřejnost důsledně používali místo nejasné pravděpodobnosti míru nepravděpodobnosti. S tímto pojmem by se studenti mohli seznámit již na střední škole. Veřejnost by tím lépe chápala předpovědi přírodních věd a byla by schopna lépe reagovat na případné požadavky veřejné podpory různých vědeckých projektů, jako je ochrana před přírodními katastrofami nebo před technologickými haváriemi.

Odkazy:

[X1]  David J. Ritchie: The Improbability Scale. Computing Division. Fermi National Accelerator Laboratory. Batavia, Illinois, USA. March 30, 2005