حق نسخه‌برداری (کپی رایت)

----------------------توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر منبع مجاز است.

۱۳۹۳ خرداد ۲۷, سه‌شنبه

خطرات نصب صفحه کلید فارسی روی iOS

چون من قبلا در پستی روش نصب صفحه کلید فارسی روی iOS را توضیح دادم بد نیست که شما خواندگان عزیز این وبلاگ را از خطرات آن هم آگاه کنم. البته خودم در موقع نگارش آن پست از این خطرات آگاه نبودم. اما می‌شد با کمی دقت دریافت که این خطرات وجود دارد. این مقاله از آرش کمانگیر را راجع به این خطرات از دست ندهید.

۱۳۹۳ خرداد ۱۵, پنجشنبه

مدل‌سازی ریاضی و خطرهای آن

بنا دارم در این پست به اختصار توضیح دهم که مدل‌سازی ریاضی چیست و چگونه باید با آن برخورد کرد. تمام کسانی که با پدیده‌های طبیعی و تکنولوژیک آشنایی دارند می‌دانند که این پدیده‌ها تا چه حد پیچیده هستند؛ به عنوان مثال می‌توان به تحولات جوی یا ژنتیک اشاره کرد. گرچه بر اساس نظریات علمی می‌دانیم چگونه این پدیده‌ها رخ می‌دهند، اما برای این که بتوانیم مشابه این پدیده‌ها را ایجاد کنیم یا در مورد آینده‌ی آن‌ها پیشبینی کنیم باید ابزار محاسبه داشته باشیم. برای روشن شدن مطلب یک مثال می‌آورم. شاید همه کارشناس هواشناسی بدانند که تحت چه شرایط بارش باران یا تندباد اتفاق می‌افتد، اما برای این که بدانیم آیا این شرایط در آینده نزدیک رخ می‌دهد نیاز داریم پارامترهای زیادی از جمله دما، رطوبت، سرعت باد، ... را در نقاط زیادی پیشبینی کنیم. یا مثلا برای این که بدانیم یک بیماری ویروسی را چگونه می‌توان متوقف کرد نیاز داریم کد دی ان ای آن ویروس را استخراج کرده، تغییرات آتی آن را پیشبینی کنیم. 

در این نوع پدیده‌های پیچیده، تحولات به عوامل بسیار زیادی بستگی دارند که خود این عوامل با هم مرتبط هستند. یک کار بنیادی این است که چگونگی ربط این عوامل را به تمامی کشف کنیم. اما در عمل این کار بسیار سخت است و معمولا فقط می‌توان بخشی از بستگی عوامل به هم را درک کرد. بنابراین دانشمندان معمولا بر اساس اطلاعات موجود مدل ایجاد می‌کنند. مدل یک نوع فرض ساده کمی است که چگونه این عوامل مرتبط بر هم اثر می‌گذارند. کمی بودن آن به ما این امکان را می‌دهد که مثلا بدانیم که با افزایش دو درجه دما در یک نقطه رطوبت آن چه قدر افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر آن، مدل از میان تمام عوامل فراوان  تاثیرگذار، آن‌هایی را که مهم‌تر به نظر می‌رسند جدا می‌کند و از بقیه صرف نظر. مثلا اگر سرعت باد در تهران در یک ساعت آینده به سرعت باد و دما و رطوبت در تمام نقاط استان های مرکزی و قم وقزوین و البرز بستگی دارد، مدل سعی می‌کند که چند نقطه‌ی مهم از این استان‌ها را انتخاب کند و فقط از اندازه‌گیری‌های این نقاط برای پیشبینی سرعت باد در تهران استفاده کند.

مزیت اصلی استفاده از مدل این است که می‌توان محاسباتی را (معمولا با هدف پیشبینی) انجام داد. در یک پدیده‌ی پیچیده، از آن جا که عوامل فراوان هستند، حتی اگر ربط کمی میان آن‌ها را بدانیم، کامپیوترهای ما قدرت انجام محاسبات حول تمام این عوامل را ندارند (حداقل در زمان مقتضی). با کم کردن عوامل دخیل، مدل به ما امکان محاسبات سریع‌تر می‌دهد.

«همه‌ی مدل‌های غلط هستند اما برخی مفید.» این جمله منسوب است به یک آماردان به نام جورج کاکس. منظور از این جمله این است که عملا همه‌ی مدل‌ها با صرف نظر کردن از برخی عوامل با پدیده‌ی مورد بحث تفاوت‌های جدی دارند. اما در جاهایی که می‌توانند درست پیشبینی کنند، مفید واقع می‌شوند؛ مثل مدلی که بتواند در ۸۵٪ موارد شرایط جوی هفته‌ی آینده را درست پیشبینی کند. اما استفاده از مدل خطراتی هم دارد. بیشتر این خطرها وقتی رخ می‌دهد که برای مدت طولانی از مدل استفاده می‌کنیم و فراموش می‌کنیم که مدل واقعیت نیست. در این صورت وقتی که شرایط تغییر می‌کند، مدل ما جواب غلط می‌دهد.

گرچه مدل‌ها به مراتب ساده‌تر از پدیده‌ی مورد بحث هستند، اما از نقطه نظر ریاضی ممکن است هنوز پیچیده باشند. پیچیدگی مدل‌های ریاضی ممکن است کاربردشان را سخت کند. برای همین است که میل زیادی به استفاده از مدل‌های ساده وجود دارد. به عبارت دیگر، سعی می‌شود تا حد ممکن مدل ساده باشد. حتی در صورتی که درست نتیجه نداد، با کمترین و ساده‌ترین تغییر آن را اصلاح کرد. به عنوان نمونه مدل بلک-شولز در قیمت گذاری مشتقات مالی حدود چهل سال است که در بازار استفاده می‌شود در حالی که در تحقیقات نظری مدل‌های بسیار پیچیده‌تری مطالعه شده اند. دلیل دیگر برای ساده نگه داشتن مدل این است که اگر یک مدل پیچیده جواب ندهد، اصلاح آن هم به همان پیچیدگی است. در حالی که اصلاح مدل ساده (اگر اصلا امکان پذیر باشد) هم به همان سادگی مدل است.

این پست را با یک مثال از خطای مدل‌سازی می‌بندم. در بحران مالی ۲۰۰۷، قراردادهای مشتق روی وام‌های مسکن به شکل موضعی قیمت‌گذاری شده بودند. دولت ایالات متحده برای خانه‌دار کردن مردم، مشوق‌هایی به بانک‌ها داده بود تا به افراد کم‌درامد وام‌ مسکن بدهند. بنابراین، ریسک این وام‌ها زیاد بود اما این ریسک در مدل‌ها کم در نظر گرفته شده بود.  علاوه بر آن، مدل‌های استفاده شده خطر درمانگی مالی هر وام‌گیرنده را جدا در نظر گرفته بودند. در حالی که، این نوع ریسک قابلیت بخش شدن در کل شبکه‌ی مالی را داشت. گر چه در طول سال‌های پیش از ۲۰۰۷ هیچ کدام از این عوامل به عنوان عوامل تعیین کننده در نظر گرفته نشده بودند، اما بحران مالی نشان داد مهم بودند.

به طور خلاصه، ما مجبور هستیم از مدل‌های ریاضی استفاده کنیم. اما باید در کنار استفاده‌ از مدل‌ها از هوش خود هم استفاده کنیم تا جنبه‌های منفی مدل‌ها دامنگیرمان نشود.

۱۳۹۳ خرداد ۱۳, سه‌شنبه

تغییرات آب و هوایی، انتشار دی اکسید کربن و لزوم مقابله با گرم شدن زمین

در این مقاله سعی خواهم کرد به زبان ساده توضیح دهم که تغییرات آب و هوایی چیست و چه عواقبی دارد و چگونه می‌توان جلوی آن را گرفت و با آن مقابله کرد. دلیل نوشتن این پست این است که در میان مردم و حتی تحصیل‌کردگان در ایران و سایر کشورها اطلاعات کمی در این زمینه وجود دارد که عامل آن قصور سیاست‌مداران در مواجهه با آن و به خصوص گنجاندن آن در برنامه‌های آموزشی است. این مقاله حول سه محور است: شواهد گرمایش زمین، عواقب آن و روش‌های چاره‌جویی و مقابله با آن.

شواهد: اصلی‌ترین شاهد گرمایش زمین آب شدن یخ‌های قطبی است. مثلا یخچال مویر در سال ۱۹۴۱ هنوز یخچال بود اما در سال ۲۰۰۴ به یک دریاچه‌ی کامل تبدیل شد. اندازه‌گیری‌های بسیاری در سراسر دنیا نشان داده که یخ‌های قطبی که بیش از هزار سال یخ بودند در حال آب شدن هستند. بخش زیادی از زمین گرینلند که در طول تاریخ زیر یخ بوده، اکنون هویدا شده است. هنوز بر سر این که چه مقدار از این گرمایش ناشی از فعالیت‌های انسانی به خصوص استفاده از سوخت‌های فسیلی است اختلاف نظر وجود دارد، اما تحقیقات زیادی نشان می‌دهد که گازهای گلخانه‌ای نقش غیرقابل انکاری در این تغییرات دارند. یخ‌های قطبی با جذب دی اکسید کربن باعث کنترل دمای زمین می‌شوند. اگر حجم دی اکسید کربن در جو از حد خاصی بیشتر باشد، یخ‌های قطبی اشباع می شوند و دی اکسید کربن در هوا باقی می‌ماند و باعث گرم شدن می‌شود. همزمان گرما باعث آب شدن یخ‌ها می‌شود و میزان بیشتری دی اکسید کربن در هوا آزاد می‌شود. سایر گازهای گلخانه‌ای مثل متان هم در این گرمایش نقش دارند اما نه به اندازه‌ی دی اکسید کربن. همزمان کاهش جنگل‌های کره‌ی زمین مثل آمازون هم باعث بیشتر شدن حجم دی اکسید کربن می‌شود.
چه کشوری آلوده کننده‌ترین است؟ در کل چین بیشترین سهم را در تولید دی اکسید کربن دارد اما سرانه‌ی آلودگی ایالات متحده از تمام کشورها حتی چین بالاتر است که تا حدود زیادی ناشی از تولید برق است [منبع: بانک جهانی]. در ایالات متحده اقتصاد خانوارها به آن‌ها امکان می‌دهد که برق بیشتری مصرف کنند و بنابراین تولید برق بسیار زیاد است. منابع زیادی از جمله ذغال سنگ، نفت، گاز، باد، خورشید و مواد رادیواکتیو صرف تولید مقدار زیادی برق برای صنایع و خانه‌ها می‌شود.
اگر به داده‌های بانک جهانی نگاه کنیم، می‌بینیم که ایران نقش کمی در این تغییرات دارد. با وجود این آلودگی شهرهای ایران بسیار زیاد است. نکته‌ی مهم این است که آلودگی‌های تنفسی مثل سرب یا مونواکسید کربن نقش زیادی در گرم شدن زمین ندارند. ایران هم در دنیا سهم زیادی در تولید برق ندارد چرا که بخش زیادی از تولید برق به خاطر صنایع است که متاسفانه در ایران چندان گسترش پیدا نکرده‌اند. بر عکس کشورهای صنعتی نظیر ایالات متحده، چین، انگلستان و سایر کشورهای اروپای غربی نقش فراوانی در تولید دی اکسید کربن دارند.

عواقب: شوخی یا جدی در جاهای سرد زمین مثل کانادا مردم از گرمایش زمین لذت ببرند و جاهای گرم هم اثرات گرمایش را آن‌طور که فکر می‌کنیم حس نکنند. پس چرا این قدر باید نگران گرمایش زمین باشیم؟ نکته‌ی مهم این است که اثرات تغییرات آب و هوایی فقط گرم شدن دما نیست. مشهود ترین اثر این تغییرات بالا آمدن سطح آب‌های آزاد است. مثلا بخش زیادی از کشور پر جمعیت بنگلادش زیر آب می‌رود و کشور جزیره‌ای مالدیو به طور کلی محو می‌شود. بسیاری از کشورهایی که بخشی از خاک خود را از دست می‌دهند، کشورهای فقیر هستند که توانایی مقابله با این تغییرات را ندارند. کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی کمتر زمین از دست می‌دهند اما اثرات افزایش سطح آب دامن‌گیر این کشورها هم می‌شود. بسیاری از محصولات مصرفی کشورهای پیشرفته در کشورهای فقیر و در حال توسعه تولید می‌شود. بنابراین، مشکلات کلان کشوری مثل بنگلادش روی اقتصاد کشورهای پیشرفته تاثیرگذار است. علاوه بر این، هزینه‌ی انتقال بسیاری از تاسیسات ساحلی، شور شدن آب‌های زیرزمینی در اثر افزایش فشار آب شور، کاهش محسوس منابع آب مصرفی و ناکارآمدی کانال‌های فاضلاب شهرهای در دفع سیل  در شهرهای ساحلی، هزینه‌های ناشی از توفان‌های مهیب، ...  از دردسرهای این تغییرات هستند. به طور کلی تخمین زده شده است که هزینه‌های مواجهه با این تغییرات آن قدر زیاد است و آمادگی ما برای مواجهه با آن این قدر کم که بهتر است سعی کنیم این تغییرات را کندتر کنیم.
چه قدر طول می‌کشد که این عواقب رخ دهند؟ بر خلاف تصور عموم که فکر می‌کنند این تغییرات در طول عمرمان رخ نمی‌دهد، باید اشاره کرد که اتفاقا محو شدن برخی از زمین‌های ساحلی در مدت ۴۰ سال رخ می‌دهد. بسیاری از توفان‌های حاره‌ای اخیر که در تاریخ معاصر بی‌سابقه بوده‌اند انتظار می‌رود که هر سال تکرار شوند. زمستان سردتر و تابستان گرم‌تر که بسیاری از تولیدات کشاورزی را تحدید می‌کند، هم اکنون در حال رخ دادن است. کمبود بارش برف در مناطق کویری از جمله ایران یکی از عواقب مشهود گرمایش زمین است که همه‌ی ما در طول عمرمان حس کردیم. بر اساس چهارمین گزارش ارزیابی هیات فرادولتی تغییرات آب و هوایی چهار بخش اصلی که باید روی آن کار کرد عبارت است از: آب شیرین، اکوسیستم، غذا و تاسیسات ساحلی که تمام این موارد بسیار حساس هستند.

چاره‌جویی: در سطح بین المللی پیمان کیوتو کشورهای عضو را متعهد می‌کند که گام‌های عملی در جهت کاهش تولید دی اکسید کربن بردارند. با این که تقریبا تمام کشورهای صنعتی عضو این پیمان شده‌اند، اما در سطح سیاست‌مداران این ترس وجود دارد که پیاده‌سازی عملی این پیمان باعث کاهش تولیدات و در نتیجه باعث ایجاد تبعات اقتصادی منفی برای مردم شود. با این وجود کشورهای اروپایی پیش قدم شدند و طرحی به نام EU ETS (طرح معامله انتشار [دی اکسید کربن] اتحادیه اروپا) را پیاده سازی کردند. به موجب EU ETS به هر کشور اجازه می‌دهد تا پایان یک دوره‌ی مشخص، حداکثر مقدار مشخصی دی اکسید کربن در هوا پخش کند. اگر در پایان دوره انتشار دی اکسید کربن آن کشور از حد تعیین شده تجاوز کرد باید جریمه بدهد. طبیعی است که این جریمه به صنایع آلوده کننده‌ی آن کشور انتقال پیدا می‌کند. در صورتی که این صنایع می‌خواهند از این جریمه معاف شوند، باید تا قبل از پایان دوره اوراق مجوز انتشار کربن را از بازار بورس این اوراق تهیه کنند. اگر هم انتشار کربن به حد معین شده برای هر کشور نرسد، هیچ جریمه‌ای در کار نیست. این روش کنترل انتشار کربن را با نام cap-and-trade می‌شناسند. در آمریکا هم اخیرا اوباما قانونی را ابلاغ کرد که برای هر ایالت حد بالایی تعیین می‌کند و هر ایالت مختار است که روش خود را برای کاهش انتشار پیاده کند. برخی ایالات مثل کالیفرنیا از چند وقت پیش cap-and-trade را پیاده سازی می‌کنند. هدف این طرح این است که تا سال ۲۰۳۰ انتشار کربن به ۳۰٪  میزان سال ۲۰۰۵ برسد. در حال حاضر این میزان ۱۵٪ مقدار سال ۲۰۰۵ است. بنابراین، ایالات متحده در حال حاضر در نیمه‌ی این راه است.
ایران و کشورهایی نظیر ایران تا کنون چه کار کردند؟ متاسفانه هیچ چیز. با این که نقش هر یک از کشورهای کوچک‌تر در حال توسعه در این تغییرات کم است، اما در مجموع نقش قابل توجهی در تغییرات آب و هوایی دارند. بر اساس داده های بانک جهانی سرانه کشورهای در حال توسعه خاورمیانه حدود ۴ تن کربن در سال است که تنها یک تن از متوسط جهانی کمتر است. به غیر از آن، این کشورهای تا کنون هیچ سرمایه گذاری در مقابله با این تغییرات نکرده اند. مثلا هیچ طرحی برای انتقال تاسیسات ساحلی، ایجاد کانال‌های دفع سیل در شهرهای ساحلی یا مدیریت منابع آب شیرین ندارند. بدون این آمادگی‌ها هر توفان شدید باعث از بین رفتن ساختارهای شهری و تحمیلی هزینه های مالی و جانی فراوان خواهد شد. در حالی که کشورهای صنعتی تمام بخش‌های آسیب‌پذیر خاک خود را مشخص کرده در حال اجرای طرح‌های مقابله  هستند. مثلا در جنوب فلوریدا در ایالات متحده چهار بخش‌داری در حال بررسی ایجاد چاه‌های عمیق‌تر برای دسترسی به منابع آب شیرین هستند که پس از افزایش سطح آب‌های آزاد غیردسترس خواهند شد. این نوع طرح‌ها کاری نیست که بتواند در ۱۰ سال انجام داد. سیستم شهرهای فعلی در همه جای دنیا حاصل بیش از ۵۰ سال توسعه است و تغییرات اساسی در این سیستم هم ممکن از تا ۳۰ سال زمان احتیاج داشته باشد.