Prédiction

Une prédiction ( du latin præ- , « avant », et dictum , « quelque chose qui a été dit » ) ou prévision est une déclaration sur un événement futur ou sur des données futures . Les prévisions sont souvent, mais pas toujours, basées sur l'expérience ou les connaissances des prévisionnistes. Il n'existe pas d'accord universel sur la différence exacte entre « prédiction » et « estimation » ; différents auteurs et disciplines attribuent des connotations différentes .

Les événements futurs sont nécessairement incertains , il est donc impossible de garantir l'exactitude des informations sur l'avenir. Les prévisions peuvent être utiles pour aider à planifier les évolutions possibles.

Dans un sens non statistique, le terme « prédiction » est souvent utilisé pour désigner une supposition ou une opinion éclairée .

Une prédiction de ce type peut être informée par le raisonnement abductif , le raisonnement inductif , le raisonnement déductif et l'expérience d'une personne qui prédit ; et peut être utile si la personne qui prédit est une personne bien informée dans le domaine.

La méthode Delphi est une technique permettant d'obtenir de manière contrôlée de telles prédictions fondées sur le jugement d'experts. Ce type de prédiction peut être perçu comme cohérent avec les techniques statistiques dans le sens où, au minimum, les « données » utilisées sont les expériences cognitives de l'expert prédicteur formant une « courbe de probabilité » intuitive .

En statistique , la prédiction fait partie de l'inférence statistique . Une approche particulière de cette inférence est connue sous le nom d'inférence prédictive , mais la prédiction peut être entreprise dans le cadre de l'une des nombreuses approches de l'inférence statistique. En effet, une description possible des statistiques est qu'elles fournissent un moyen de transférer des connaissances sur un échantillon d'une population à l'ensemble de la population et à d'autres populations apparentées, ce qui n'est pas nécessairement la même chose que la prédiction au fil du temps. Lorsque des informations sont transférées dans le temps, souvent à des moments précis dans le temps, le processus est appelé prévision . La prévision nécessite généralement des méthodes de séries chronologiques , tandis que la prédiction est souvent effectuée sur des données transversales .

Les techniques statistiques utilisées pour la prédiction comprennent la régression et ses diverses sous-catégories telles que la régression linéaire , les modèles linéaires généralisés ( régression logistique , régression de Poisson , régression Probit ), etc. Dans le cas des prévisions, des modèles de moyenne mobile autorégressifs et des modèles d'autorégression vectorielle peuvent être utilisés. Lorsque ces modèles et/ou un ensemble de méthodes de régression généralisées ou d'apprentissage automatique connexes sont déployés dans un usage commercial, le domaine est connu sous le nom d'analyse prédictive .

Dans de nombreuses applications, telles que l'analyse de séries chronologiques, il est possible d'estimer les modèles qui génèrent les observations. Si les modèles peuvent être exprimés sous forme de fonctions de transfert ou en termes de paramètres d'espace d'état, des estimations de données lissées, filtrées et prédites peuvent être calculées. Si les modèles générateurs sous-jacents sont linéaires, un filtre de Kalman à variance minimale et un lisseur à variance minimale peuvent être utilisés pour récupérer les données d'intérêt à partir de mesures bruyantes. Ces techniques reposent sur des prédicteurs à une étape d'avance (qui minimisent la variance de l' erreur de prédiction ). Lorsque les modèles générateurs ne sont pas linéaires, des linéarisations par étapes peuvent être appliquées dans le cadre d' un filtre de Kalman étendu et de récursions plus lisses. Cependant, dans les cas non linéaires, les garanties de performances optimales à variance minimale ne s'appliquent plus.

Pour utiliser l'analyse de régression à des fins de prédiction, des données sont collectées sur la variable à prédire, appelée variable dépendante ou variable de réponse, et sur une ou plusieurs variables dont les valeurs sont supposées l'influencer, appelées variables indépendantes ou variables explicatives. Une forme fonctionnelle , souvent linéaire, est supposée pour la relation causale postulée, et les paramètres de la fonction sont estimés à partir des données, c'est-à-dire choisis de manière à optimiser d'une certaine manière l' ajustement de la fonction, ainsi paramétrée, aux données. C'est l'étape d'estimation. Pour l'étape de prédiction, les valeurs des variables explicatives jugées pertinentes pour les valeurs futures (ou actuelles mais pas encore observées) de la variable dépendante sont entrées dans la fonction paramétrée pour générer des prédictions pour la variable dépendante.

Une estimation impartiale des performances d'un modèle peut être obtenue sur des ensembles de tests de réserve . Les prédictions peuvent être comparées visuellement à la réalité dans un graphique de parité .

En science, une prédiction est une affirmation rigoureuse, souvent quantitative, qui prévoit ce qui serait observé dans des conditions spécifiques. Par exemple, selon les théories de la gravité , si une pomme tombait d'un arbre, on verrait qu'elle se déplace vers le centre de la Terre avec une accélération spécifiée et constante . La méthode scientifique repose sur des tests d'affirmations qui sont des conséquences logiques de théories scientifiques. Cela se fait par le biais d'expériences répétables ou d'études observationnelles.

Une théorie scientifique dont les prédictions sont contredites par des observations et des preuves sera rejetée. Les nouvelles théories qui génèrent de nombreuses nouvelles prédictions peuvent être plus facilement confirmées ou réfutées (voir pouvoir prédictif ). Les notions qui ne font aucune prédiction vérifiable sont généralement considérées comme ne faisant pas partie de la science ( protoscience ou nescience ) jusqu'à ce que des prédictions vérifiables puissent être faites.

Les équations et modèles mathématiques , ainsi que les modèles informatiques , sont fréquemment utilisés pour décrire le comportement passé et futur d'un processus dans les limites de ce modèle. Dans certains cas, la probabilité d'un résultat, plutôt qu'un résultat spécifique, peut être prédite, par exemple dans une grande partie de la physique quantique .

Dans les microprocesseurs , la prédiction de branchement permet d'éviter le vidage du pipeline lors des instructions de branchement .

En ingénierie , les modes de défaillance possibles sont prédits et évités en corrigeant le mécanisme de défaillance à l'origine de la défaillance.

Il est très difficile de prévoir avec précision les événements dans certains domaines, comme les catastrophes naturelles , les pandémies , la démographie , la dynamique de population et la météorologie . Par exemple, il est possible de prédire l’occurrence des cycles solaires , mais leur calendrier et leur ampleur exacts sont beaucoup plus difficiles (voir l’image à droite).

En ingénierie des matériaux, il est également possible de prédire la durée de vie d'un matériau à l'aide d'un modèle mathématique.

En sciences médicales , les biomarqueurs prédictifs et pronostiques peuvent être utilisés pour prédire les résultats des patients en réponse à divers traitements ou la probabilité d'un événement clinique.

La science établie fait des prédictions utiles qui sont souvent extrêmement fiables et précises ; par exemple, les éclipses sont régulièrement prédites.

Les nouvelles théories émettent des prédictions qui peuvent être réfutées par la réalité. Par exemple, prédire la structure des cristaux au niveau atomique est un défi de recherche actuel. Au début du XXe siècle, le consensus scientifique était qu'il existait un référentiel absolu , auquel on a donné le nom d'éther luminifère . L'existence de ce référentiel absolu était jugée nécessaire pour être cohérente avec l'idée établie selon laquelle la vitesse de la lumière est constante. La célèbre expérience de Michelson-Morley a démontré que les prédictions déduites de ce concept n'étaient pas confirmées par la réalité, réfutant ainsi la théorie d'un référentiel absolu. La théorie de la relativité restreinte a été proposée par Einstein pour expliquer l'incohérence apparente entre la constance de la vitesse de la lumière et l'inexistence d'un référentiel spécial, privilégié ou absolu.

La théorie de la relativité générale d' Albert Einstein n'a pas pu être facilement testée car elle ne produisait aucun effet observable à l'échelle terrestre. Cependant, l'une des premières à tester la relativité générale , cette théorie prédisait que les masses importantes telles que les étoiles courbaient la lumière, ce qui était en contradiction avec la théorie acceptée ; ce phénomène a été observé lors d'une éclipse en 1919.

Les modèles mathématiques du comportement des marchés boursiers (et du comportement économique en général) ne sont pas non plus fiables pour prédire le comportement futur. Cela s'explique notamment par le fait que les événements économiques peuvent s'étendre sur plusieurs années et que le monde évolue sur une période de temps similaire, ce qui invalide la pertinence des observations passées pour le présent. Il existe donc un nombre extrêmement faible (de l'ordre de 1) de points de données passés pertinents à partir desquels projeter l'avenir. En outre, on pense généralement que les cours boursiers prennent déjà en compte toutes les informations disponibles pour prédire l'avenir, et que les mouvements ultérieurs doivent donc être le résultat d'événements imprévus. Par conséquent, il est extrêmement difficile pour un investisseur en actions d' anticiper ou de prédire un boom boursier ou un krach boursier . Contrairement à la prévision du rendement réel des actions, la prévision des grandes tendances économiques tend à avoir une meilleure précision. De telles analyses sont fournies aussi bien par des groupes à but non lucratif que par des institutions privées à but lucratif.

Une certaine corrélation a été observée entre les mouvements réels du marché boursier et les données de prédiction provenant de grands groupes dans le cadre d’enquêtes et de jeux de prédiction.

Un actuaire utilise la science actuarielle pour évaluer et prévoir les risques commerciaux futurs , de manière à pouvoir les atténuer . Par exemple, dans le domaine des assurances , un actuaire utiliserait une table de mortalité (qui intègre l'expérience historique des taux de mortalité et parfois une estimation des tendances futures) pour projeter l'espérance de vie .

Prédire l'issue des événements sportifs est une activité qui a gagné en popularité ces dernières années. Les pronostiqueurs prédisent l'issue des matchs à l'aide de diverses formules mathématiques, de modèles de simulation ou d'analyses qualitatives . On pensait que les premiers parieurs sportifs bien connus, comme Jimmy le Grec , avaient accès à des informations qui leur donnaient un avantage. Les informations allaient des problèmes personnels, comme le jeu ou l'alcool, aux blessures non divulguées ; tout ce qui pouvait affecter la performance d'un joueur sur le terrain.

Les temps récents ont changé la façon dont les sports sont prédits. Les prédictions se composent désormais généralement de deux approches distinctes : les jeux situationnels et les modèles statistiques. Les jeux situationnels sont beaucoup plus difficiles à mesurer car ils impliquent généralement la motivation d'une équipe. Dan Gordon, handicapeur réputé, a écrit : « Sans un avantage émotionnel dans un jeu en plus de la valeur d'une ligne, je ne parierai pas dessus ». Ces types de jeux consistent à : parier sur l'outsider à domicile, parier contre les vainqueurs du lundi soir s'ils sont favoris la semaine prochaine, parier sur l'outsider dans les jeux « à venir », etc. Au fur et à mesure que les jeux situationnels deviennent plus connus, ils deviennent moins utiles car ils auront un impact sur la façon dont la ligne est établie.

L'utilisation généralisée de la technologie a apporté avec elle des systèmes de paris sportifs plus modernes . Ces systèmes sont généralement des algorithmes et des modèles de simulation basés sur l'analyse de régression . Jeff Sagarin , un statisticien sportif, a attiré l'attention sur le sport en faisant publier les résultats de ses modèles dans USA Today. Il est actuellement payé comme consultant par les Dallas Mavericks pour ses conseils sur les alignements et l'utilisation de son système Winval, qui évalue les agents libres. Brian Burke , un ancien pilote de chasse de la marine devenu statisticien sportif, a publié ses résultats sur l'utilisation de l'analyse de régression pour prédire le résultat des matchs de la NFL. Ken Pomeroy est largement reconnu comme une autorité de premier plan sur les statistiques du basket-ball universitaire. Son site Web comprend ses College Basketball Ratings, un système de statistiques basé sur le tempo. Certains statisticiens sont devenus très célèbres pour avoir des systèmes de prédiction efficaces. Dare a écrit « les cotes effectives pour les paris sportifs et les courses de chevaux sont le résultat direct de décisions humaines et peuvent donc potentiellement présenter des erreurs constantes ». Contrairement à d'autres jeux proposés dans un casino, la prédiction des événements sportifs peut être à la fois logique et cohérente.

D'autres modèles plus avancés incluent ceux basés sur les réseaux bayésiens, qui sont des modèles probabilistes causaux couramment utilisés pour l'analyse des risques et l'aide à la décision. Sur la base de ce type de modélisation mathématique, Constantinou et al., ont développé des modèles pour prédire l'issue des matchs de football d'association. Ce qui rend ces modèles intéressants, c'est qu'en plus de prendre en compte les données historiques pertinentes, ils intègrent également tous ces facteurs subjectifs vagues, comme la disponibilité des joueurs clés, la fatigue de l'équipe, la motivation de l'équipe, etc. Ils offrent à l'utilisateur la possibilité d'inclure ses meilleures suppositions sur des choses pour lesquelles il n'existe pas de faits concrets disponibles. Ces informations supplémentaires sont ensuite combinées aux faits historiques pour fournir une prédiction révisée des résultats des matchs futurs. Les premiers résultats basés sur ces pratiques de modélisation sont encourageants car ils ont démontré une rentabilité constante par rapport aux cotes publiées du marché.

De nos jours, les paris sportifs sont une activité commerciale de grande envergure. Outre les sites de paris, de nombreux sites Web (systèmes) proposent des conseils ou des prédictions pour les matchs à venir. Certains de ces sites Web de prédiction (tipsters) sont basés sur des prédictions humaines, mais d'autres sur des logiciels informatiques parfois appelés robots de prédiction ou bots. Les robots de prédiction peuvent utiliser différentes quantités de données et d'algorithmes et, de ce fait, leur précision peut varier.

De nos jours, avec le développement de l'intelligence artificielle, il est devenu possible de créer des prévisions plus cohérentes à l'aide de statistiques. En particulier dans le domaine des compétitions sportives, l'impact de l'intelligence artificielle a créé un taux de cohérence notable. En ce qui concerne la science des prévisions de football par IA, une initiative appelée soccerseer.com, l'un des systèmes les plus performants dans ce sens, parvient à prédire les résultats des compétitions de football avec une précision allant jusqu'à 75 % grâce à l'intelligence artificielle.

Les prévisions dans les sciences sociales non économiques diffèrent des sciences naturelles et incluent de nombreuses méthodes alternatives telles que la projection des tendances, la prévision, l'élaboration de scénarios et les enquêtes Delphi. La compagnie pétrolière Shell est particulièrement connue pour ses activités d'élaboration de scénarios.

L’une des raisons de la particularité des prédictions sociétales est que, dans les sciences sociales, « les prédicteurs font partie du contexte social sur lequel ils essaient de faire une prédiction et peuvent influencer ce contexte dans le processus ». En conséquence, les prédictions sociétales peuvent devenir autodestructrices. Par exemple, une prévision selon laquelle un pourcentage élevé d’une population sera infecté par le VIH en fonction des tendances existantes peut inciter davantage de personnes à éviter les comportements à risque et ainsi réduire le taux d’infection par le VIH, invalidant ainsi la prévision (qui aurait pu rester correcte si elle n’avait pas été connue du public). Ou encore, une prévision selon laquelle la cybersécurité deviendra un problème majeur peut inciter les organisations à mettre en œuvre davantage de mesures de cybersécurité, limitant ainsi le problème.

En politique, il est courant de tenter de prédire le résultat des élections au moyen de techniques de prévision politique (ou d'évaluer la popularité des hommes politiques ) en utilisant des sondages d'opinion . Les jeux de prédiction ont été utilisés par de nombreuses entreprises et gouvernements pour connaître l'issue la plus probable d'événements futurs.

Depuis l'Antiquité jusqu'à nos jours, des prédictions ont souvent été faites en utilisant des moyens paranormaux ou surnaturels tels que la prophétie ou l'observation de présages . Des méthodes telles que la divination par l'eau , l'astrologie , la numérologie , la voyance , l'interprétation des rêves et de nombreuses autres formes de divination ont été utilisées pendant des millénaires pour tenter de prédire l'avenir. Ces moyens de prédiction n'ont pas été prouvés par des expériences scientifiques.

En littérature, la vision et la prophétie sont des procédés littéraires utilisés pour présenter une chronologie possible d'événements futurs. On peut les distinguer par la vision qui fait référence à ce qu'un individu voit se produire. Le livre de l'Apocalypse , dans le Nouveau Testament , utilise ainsi la vision comme procédé littéraire à cet égard. Il s'agit également de prophétie ou de littérature prophétique lorsqu'elle est relatée par un individu dans un sermon ou un autre forum public.

La divination est une tentative de comprendre une question ou une situation au moyen d'un processus ou d'un rituel occulte standardisé. Elle fait partie intégrante de la sorcellerie et est utilisée sous diverses formes depuis des milliers d'années. Les devins déterminent leurs interprétations de la manière dont un consultant doit procéder en lisant des signes, des événements ou des présages , ou par un contact présumé avec un agent surnaturel , le plus souvent décrit comme un ange ou un dieu, bien que considéré par les chrétiens et les juifs comme un ange déchu ou un démon.

La fiction (en particulier la fantasy, la prévision et la science-fiction) présente souvent des exemples de prédictions réalisées par des moyens non conventionnels. La science-fiction du passé a prédit diverses technologies modernes .

Dans la littérature fantastique, les prédictions sont souvent obtenues par magie ou par prophétie , faisant parfois référence à de vieilles traditions. Par exemple, dans Le Seigneur des anneaux de J.R.R. Tolkien , de nombreux personnages ont conscience d'événements se déroulant dans le futur, parfois sous forme de prophéties, parfois sous forme de « sentiments » plus ou moins vagues. Le personnage de Galadriel utilise en outre un « miroir » aquatique pour montrer des images, parfois d'événements futurs possibles.

Dans certaines histoires de Philip K. Dick , des mutants appelés précogs peuvent prédire l'avenir (de quelques jours à quelques années). Dans l'histoire intitulée The Golden Man , un mutant exceptionnel peut prédire l'avenir sur une période indéfinie (probablement jusqu'à sa mort), et devient ainsi complètement non-humain, un animal qui suit automatiquement les chemins prédits. Les précogs jouent également un rôle essentiel dans une autre histoire de Dick, The Minority Report , qui a été adaptée au cinéma par Steven Spielberg en 2002.

Dans la série Foundation d' Isaac Asimov , un mathématicien découvre que les événements historiques (jusqu'à un certain point) peuvent être modélisés théoriquement à l'aide d'équations, puis passe des années à essayer de mettre cette théorie en pratique. La nouvelle science de la psychohistoire fondée sur son succès peut simuler l'histoire et extrapoler le présent dans le futur.

Dans les suites de Dune de 1965, Frank Herbert fait face aux répercussions de sa capacité à voir les futurs possibles et à faire des choix parmi eux. Herbert voit cela comme un piège de stagnation, et ses personnages suivent ce qu'on appelle un « chemin d'or » pour en sortir.

Dans La Main gauche de la nuit d' Ursula K. Le Guin , les habitants humanoïdes de la planète Gethen maîtrisent l'art de la prophétie et produisent régulièrement des données sur des événements passés, présents ou futurs sur demande. Dans cette histoire, il s'agissait d'un élément mineur de l'intrigue.

Pour les anciens, prédiction, prophétie et poésie étaient souvent étroitement liées. Les prophéties étaient données en vers, et le mot latin pour poète est « vates » ou prophète. Les poètes et les prophètes prétendaient tous deux être inspirés par des forces extérieures à eux-mêmes. Dans les cultures contemporaines, la révélation théologique et la poésie sont généralement considérées comme distinctes et souvent même opposées l’une à l’autre. Pourtant, les deux sont souvent considérées ensemble comme symbiotiques dans leurs origines, leurs objectifs et leurs finalités.