複雑な動きをしている折れ線が10種類あります。
ヒストグラム
を見ると、平均値の位置も、ばらつきの仕方もかなり違います。
それぞれの変数について、ひとつ後の値との差を計算して、 速度データ を作ります。
すると、複雑に見えていたデータですが、速度データにすると、同じ現象らしいことがわかります。
速度データは
ノイズ
に見えますので、速度データのモデルは
速度（＝X(t+1) - X(t)） ＝ 平均が０で標準偏差が１くらいになっている正規分布の乱数
になっているらしいことがわかります。
よって、元のデータは、
X(t+1) ＝ X(t) ＋ 平均が０で標準偏差が１くらいになっている正規分布の乱数
であることがわかります。
実際、このモデル式で、このデータを作っていますので、この推測の仕方は正解です。
このモデルでは、次の位置が、元の位置を基準にしたランダムな位置になります。 「ランダムウォーク」、「酔歩」、「千鳥足」と呼ばれます。 なお、ここでは、次の値がプラス側にもマイナス側にもランダムに決まり、移動量がランダムな正規分布になっているモデルで、 ウィーナー過程と呼ばれています。 ランダムウォークモデルと呼ばれているものには、移動量は一定で、向きだけがランダムなものもあります。
ランダムウォークモデルは、 時系列 の ばらつきモデル の中では、とてもシンプルなものです。 ランダムウォークモデルで作られるデータは 正規分布 ではありませんが、 正規分布から作られる分布 の一種になります。
ランダムウォークモデルになっていれば、 自己単相関 も高くなって来ます。
自己単相関が高いと、 現在のデータを次のデータの予測値にする方法が使えるようになります。 さらにランダムウォークモデルと言っても良い状態なら、 次のデータの予測値は、中心値が現在のデータになることだけでなく、そこからどのくらいばらつくのかもわかります。
ばらつきが予測できるので、次の値が実際に取れた時に 外れ値かどうかの判定 ができます。
元のデータを見ると、「どうしようか・・・」となるような現象でも、 速度データ が正規分布になっているという単純な法則が当てはまる場合は、 速度データ が正規分布になっていることを使って、シンプルで効果的な対策が立てられます。
このページのグラフは、 seaborn で作りました。
順路
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異常のモデル
