自然時間分析

自然時間分析は、時計の時間ではなく「時間」の尺度としてイベント数に基づいて、複雑な時系列や重要な現象を分析するために適用される統計的手法です。^{[1] [2]}自然時間の概念は、 2001年にP. Varotsos、N. Sarlis、E. Skordasによって導入されました。 ^[3]自然時間分析は、主に地震予測^{[1] [2]} / ナウキャスト^{[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]}に適用され、次に突然心臓死^[14] /心不全^{[15] [16]}や金融市場に適用されています。^[17]自然時間の特性は独特であると考えられています。^[9]

「自然時間」とは、2001年に導入された新しい時間観である^{[3]。これは、}実数の連続体である従来の時間とは異なり、連続的ではなく、その値が自然数として可算な集合を形成する。^[18]

自然時間領域では、各イベントは「自然時間」χとエネルギー Q _kの 2 つの項で特徴付けられます。χはk / Nとして定義され、kは自然数 ( k番目のイベント)、Nはデータの時間シーケンス内のイベントの総数です。関連する項p _kは、比率Q _k / Q _totalであり、放出される分数エネルギーを表します。項κ ₁は自然時間の分散です: ^[19]

${\displaystyle \kappa _{1}=\sum _{k=1}^{N}p_{k}(\chi _{k})^{2}-{\bigl (}\sum _{k= 1}^{N}p_{k}\chi _{k}{\bigr )}^{2}}$

どこでそして${\displaystyle \textstyle \chi _{k}=k/N}$${\displaystyle \textstyle \ p_{k}={\frac {Q_{k}}{\sum _{n=1}^{N}Q_{n}}}}$

時計の時間とは対照的に、時間の逆転は、自然時間分析でシステムが臨界に近づく過程を研究するときに適用できます。たとえば、生命システムは、内部の駆動力が存在しない死んだ生物とは対照的に、境界を越えるエネルギーの流れがあるため、平衡から遠く離れた状態で動作していると考えられます。時間の不可逆性は生命システムの基本的な特性ですが、死の状態は、システムの境界を越えるエネルギーの流れによって、より時間的に可逆的です。したがって、システムの臨界状態は、通常の時間の流れと時間の逆転の両方でエントロピーを計算し、2つの結果の差を研究した上で自然時間分析を適用することで推定できます。^{[15] [14] [16]}

自然時間解析は、地震電気信号 (SES) によって発生が示唆されている今後の地震の時刻の推定精度を向上させるために、当初はVAN 法に適用されました。この方法では、κ ₁ = 0.070 の場合に SES が有効であるとみなされます。SES が有効であると判断されると、2 回目の NT 解析が開始され、電気ではなく地震イベントが記録され、重なり合う四角形ごとに少なくとも 2 つの地震イベントがあるベン図として領域が分割されます。κ _{1 が候補領域の κ 1} = 0.070の値に近づくと、重要な地震イベントが差し迫っていると見なされ、数日から 1 週間程度で発生します。^[20]

地震学において、ナウキャスティングとは、地震システムの現在の動的状態を推定することです。^{[4] [7]}これは、将来の出来事の確率を推定することを目的とする予報とは異なります^[12]が、予報の潜在的な基盤とも考えられています。^{[8] [4]ナウキャスティングは、}地震サイクルモデルに基づいています。これは、地理的領域における大地震のペア間の繰り返しサイクルであり、システムは自然時間を使用して評価されます。^[4]ナウキャスティングの計算により、「地震ポテンシャルスコア」が生成され、現在の地震の進行レベルが推定されます。^[9]

地震活動に適用した場合、自然時間には次のような利点がある。^[4]

1. 余震や背景地震のいずれの場合でも、自然な時間カウントは均等に有効であるため、余震のクラスタリングは必要ありません。
2. b 値は大きく変化しないので、自然時間統計は地震活動のレベルに依存しません。

代表的な応用としては、世界規模の大地震と津波、^[5]余震と誘発地震、^{[8] [13]}ガス田での誘発地震、^[10]世界の大都市への地震リスク、^[12]世界規模の大地震のクラスター化の研究、 ^[11]などがあります。

自然時間分析は、心不全症候群の診断^{[15] [16]}や突然心臓死のリスクが高い患者の特定^[14]にも実験的に使用されており、心電図やはるかに安価で持ち運び可能な機器（例えばオキシメーター）を使用して心拍数のみを測定する場合でも使用されています^[16]。

地震と金融市場の動的​​特性の類似性から、地震学で主に使用されている自然時間解析が金融市場での勝利戦略の開発を支援するために選択され、有望な結果が得られました。^[17]

• Varotsos, Panayiotis A.; Sarlis, Nicholas V.; Skordas, Efthimios S. (2011).自然時間分析：時間の新しい見方、前兆となる地震電気信号、地震、その他の複雑な時系列。ベルリン：Springer。ISBN 978-3-642-16449-1. OCLC  755081829.