信息的边际成本:时间序列分析所需数据量探讨

2025年02月24日 由 alex 发表 1349 0

信息从不是免费的。无论是通过调查收集、从第三方购买、从公共记录中提取还是通过实验生成,获取数据总是会产生成本。这些成本可能是直接的,比如支付专有数据的费用或进行昂贵的实地研究,也可能是间接的,比如花费在清洗、处理和分析原始信息上的时间。每增加一条数据,其带来的收益都会递减——最初几条数据可能会极大地改善决策,但超过一定阈值后,额外数据的价值就会趋于平缓,而成本却继续上升。


经济学家将这一现象描述为信息的边际成本。就像在生产中,每增加一单位产出都需要更多的投入一样,每增加一条数据都需要努力去收集、存储和分析。决策者和分析师面临的挑战在于知道何时该停止——即当获取更多信息的成本超过改进决策所带来的预期收益时。


最优停止:何时数据足够?

最优停止理论为解决这个问题提供了一种结构化的方法。在许多决策场景中,我们必须在探索(收集更多信息)和利用(根据已知信息行动)之间取得平衡。著名的秘书问题是一个经典例子:假设你要雇佣一名秘书,你必须决定是立即雇佣一名候选人还是继续寻找,知道你一旦拒绝某人,就不能再回头选他。数学上,最优策略建议在不雇佣的情况下审查约37%的候选人,然后选择第一个比之前所有人都更好的人。


这一原则在数据分析中广泛适用。我们何时拥有足够的数据来做出有信心的决策?在机器学习中,更多的训练数据通常会提高模型的准确性——但只到一定程度。超过这个阈值后,增加更多观测值会带来更高的计算、存储和复杂性成本,而预测能力的显著提升却不再明显。在商业智能领域,为了收集更多数据而延迟决策可能意味着错过时间敏感的机会。


数据分析中最优停止的关键考虑因素包括:

  • 成本效益权衡:额外信息是否显著改善了决策?
  • 及时性:等待更多数据是否值得行动上的延迟?
  • 充分性:我们是否达到了稳定水平的准确性或信心?
  • 收益递减:额外数据点是否对洞察有重要意义?


数据分析关乎选择:我们想知道什么?

所有数据分析都始于一个选择:我们想知道什么?这个选择决定了随后关于数据收集、建模和解释的所有决策。目标决定了所需的数据,而不是相反。


例如,如果一家能源公司想预测油井产量递减曲线,它需要历史生产数据、地质特征和可能的经济条件。如果目标是优化维护计划,那么传感器读数、停机记录和操作日志就变得更加相关。问题的选择决定了数据的选择。


然而,反过来也成立。我们拥有的数据限制了我们可以提出的问题。如果一家公司只跟踪月度产量而不跟踪特定油井的地质属性,它就无法分析不同岩层如何影响递减率。在许多情况下,分析师必须通过调整问题以适应可用数据或寻找额外数据源来应对这一现实。


分析师的角色:数据分析不是被动的

一个常见的误解是,数据分析是一个被动的过程——数据被输入到算法中,洞察随之出现。实际上,数据分析是深度主动和主观的。分析师通过一系列选择在选择塑造结果方面发挥着关键作用:

  1. 提出什么问题:问题的框架决定了哪些数据是相关的。
  2. 使用什么数据:分析师决定包含或排除哪些数据集。
  3. 如何转换数据:清洗、过滤、归一化和聚合数据都会影响结果。
  4. 构建什么特征:选择正确的变量会增强预测能力。
  5. 融入什么上下文数据:外部因素,如经济趋势或天气条件,可能提供关键洞察。
  6. 使用什么模型:在线性回归、神经网络或决策树之间做出选择会影响可解释性和准确性。
  7. 如何解释结果:统计显著性、业务上下文和潜在偏差都会塑造得出的结论。


这些选择中的每一个都会影响结果。不同的决策组合可能会从同一数据集中得出不同的结论。


要点:做出明智的权衡

在获取更多信息和根据已知信息行动之间总是存在权衡。信息的边际成本是一个真实的约束,而数据分析是关于对数据和方法做出主动、有意的选择。最优停止原则帮助我们确定何时拥有足够的信息来采取行动,同时认识到数据分析不仅仅是回答问题——它首先是关于选择要问哪些问题。


对于分析师来说,最重要的技能不仅仅是处理数据,还知道何时停止收集数据,何时将重点转向做出决策。


5


说明预测工作中的权衡

上面的图表通过展示三个关键成本组成部分,说明了预测中固有的权衡:

  1. 预测成本(虚线):随着预测工作的增加,收集、处理和分析数据的成本也会上升。这一趋势遵循二次方规律,反映了深入分析往往需要呈指数级增长的资源。
  2. 不确定性导致的损失(点线):当预测工作较少时,不确定性较高,从而导致潜在的巨大损失。随着预测工作的增加,这些损失会减少,因为更好的预测降低了风险暴露。
  3. 总成本(实线):这代表了预测成本和不确定性导致的损失之和。最初,随着预测工作的增加,总成本由于不确定性相关损失的急剧减少而下降。然而,超过某一点后,预测成本的增加超过了不确定性减少的边际效益,导致总成本再次上升。


最优预测工作

垂直的点线标记了最优的预测工作水平,它出现在总成本曲线的最低点。在这个水平上:

  • 增加预测工作将由于收益递减而增加总成本。
  • 减少预测工作将留下太多不确定性,从而导致更高的风险暴露。


为何这很重要

这个可视化强化了分析和决策中的一个关键概念:更多的数据和分析并不总是更好。相反,目标应该是找到平衡点,在这个点上,额外的努力能够带来决策质量的足够提升,从而证明其成本是合理的。这里适用最优停止原则——知道何时停止预测与知道如何进行预测同样重要。


通过理解这些权衡,决策者可以高效地分配资源,确保预测工作既具有成本效益又具有可操作性。

文章来源:https://medium.com/@kylejones_47003/the-marginal-cost-of-information-when-is-enough-data-enough-for-time-series-analytics-a0e8c2a5e2b0
欢迎关注ATYUN官方公众号
商务合作及内容投稿请联系邮箱:bd@atyun.com
评论 登录
热门职位
Maluuba
20000~40000/月
Cisco
25000~30000/月 深圳市
PilotAILabs
30000~60000/年 深圳市
写评论取消
回复取消