GCRI · 시스템 과학과 모델링
불확실성 하의 최적화
Plans for infrastructure, reserves and portfolios must work across futures that cannot be predicted. Optimisation under uncertainty chooses decisions that perform well on average, hold up in bad cases or stay acceptable across many scenarios. This page sets out the main approaches, from stochastic to robust optimisation and decision-making under 심층 불확실성, how their results are tested, and what evidence serves the planners who rely on them.
Optimisation under uncertainty on the record.
Optimisation under uncertainty: how the risk develops.
Robust and adaptive decisions when futures are deeply uncertain. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.
Optimal for one future is fragile
A plan optimised for a single forecast can perform badly if the future differs. Representing uncertainty explicitly avoids this trap.
Stochastic methods use probabilities
Stochastic programming optimises expected performance across scenarios with assigned probabilities, which needs those probabilities to be credible.
Robust methods guard the worst case
Robust optimisation chooses decisions that perform acceptably for all scenarios within a set, trading average performance for protection.
Adaptive plans keep options open
Plans with decision points and triggers adapt as uncertainty resolves, avoiding commitments that lock in poor outcomes.
북미의 재해와 노출.
Flood water, population density and daytime surface heat over North America, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.
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레이어 3
이 페이지의 재해와 노출
이 레이어 소개
- 증거
- 관측(구름이 있으면 빈틈이 생김)
- 출처
- VIIRS 글로벌 홍수 산출물(NASA LANCE)
- 제공자
- NASA LANCE
- 라이선스
- NASA 공개 데이터
- 생산 연도
- 매일, 위성 탐지, 구름이 있으면 빈틈이 생김
- 빌드 시점 최신
- 2026-10-14
- 해결
- 약 250 m 격자
- 불확실성
- 위성 탐지로, 구름이 있으면 빈틈이 생깁니다. 제공자가 게시한 그대로의 위성 또는 모형 래스터입니다. 구름, 관측 폭 공백, 산출 오차로 인해 빈틈과 잡음이 생기며, 값은 특정 장소의 측정치가 아니라 지표입니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
- 증거
- 추정
- 출처
- 세계 격자 인구 v4.11(NASA SEDAC(CIESIN, 컬럼비아 대학교))
- 제공자
- NASA SEDAC(CIESIN, 컬럼비아 대학교)
- 라이선스
- CC BY 4.0
- 생산 연도
- null; 인구조사 기반 추정치, 정적(2020)
- 해결
- 약 1 km 격자
- 불확실성
- 2020년 제곱킬로미터당 인구에 대한 인구총조사 기반 추정값으로 노출 맥락으로 표시되며, 어떤 재해로 영향받은 사람의 수가 아닙니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
- 증거
- 관측(지속적인 구름으로 여전히 빈틈이 남음)
- 출처
- VIIRS NOAA-20 Level 3, 8일(NASA LANCE)
- 제공자
- NASA LANCE
- 라이선스
- NASA 공개 데이터
- 생산 연도
- 8일, 위성 8일 합성, 지속적인 구름으로 여전히 빈틈이 남음
- 빌드 시점 최신
- 2026-09-14
- 해결
- 약 1 km 격자
- 불확실성
- 표시된 날짜까지 8일간 지표면의 위성 관측 표면 온도로, 열 노출 지표이며 기온, 열지수, 폭염 경보가 아닙니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
- 증거
- 관측
- 출처
- VIIRS NOAA-20 보정 반사율(NASA LANCE)
- 제공자
- NASA LANCE
- 라이선스
- NASA 공개 데이터
- 생산 연도
- 매일, 위성 영상
- 빌드 시점 최신
- 2026-10-14
- 해결
- 약 250 m 격자
- 불확실성
- 위성 영상. 제공자가 게시한 그대로의 위성 또는 모형 래스터입니다. 구름, 관측 폭 공백, 산출 오차로 인해 빈틈과 잡음이 생기며, 값은 특정 장소의 측정치가 아니라 지표입니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
- 증거
- 모형 산출(GIBS가 게시한 최신 연도)
- 출처
- MODIS Terra 및 Aqua 토지 피복(MCD12Q1)(NASA LP DAAC)
- 제공자
- NASA LP DAAC
- 라이선스
- NASA 공개 데이터
- 생산 연도
- 매년, 위성 분류, GIBS가 게시한 최신 연도
- 빌드 시점 최신
- 2024-01-01
- 해결
- 약 500 m 격자
- 불확실성
- 표시된 연도의 위성 토지 피복 분류로, 농경지를 포함합니다. 알려진 오차가 있는 분류이며 농장 등록부가 아닙니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
- 증거
- 관측(구름과 통과 시각으로 인해 빈틈이 생김)
- 출처
- VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS)(NASA LANCE FIRMS)
- 제공자
- NASA LANCE FIRMS
- 라이선스
- NASA 공개 데이터
- 생산 연도
- 매일, 위성 탐지, 구름과 통과 시각으로 인해 빈틈이 생김
- 빌드 시점 최신
- 2026-10-13
- 해결
- 약 500 m 격자
- 불확실성
- 표시된 날짜의 위성 열점 탐지 결과로, 가스 플레어와 산업 열을 포함합니다. 확인된 화재, 사고 보고서 또는 경보가 아닙니다.
- 접근 경로
- 실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
키보드, 지도에 초점이 있을 때
Ctrl 또는 ⌘를 누른 채 스크롤하여 확대
제공 가능한 최신
NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © OpenStreetMap 기여자 (ODbL) · Natural Earth
최신 NASA 이미지를 불러오는 중입니다.
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북미를 중심으로 본 재해와 노출.NASA가 게시한 그대로의 위성 및 모형 산출물로, 각각 고유한 날짜가 있습니다. 지표이며 어떤 장소에 대한 평가도 아닙니다.
데이터: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © OpenStreetMap 기여자 · Natural Earth · NASA EONET · U.S. Geological Survey · NASA JPL OPERA DIST-ALERT출처와 라이선스
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 공개 데이터
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 공개 데이터
- VIIRS 준실시간 산출물(홍수, 지표면 온도, 적설 피복, 보정 반사율), NASA LANCE; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
- Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). CC BY 4.0 라이선스. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
- MODIS 육상 산출물(식생 지수, 총일차생산량, 토지 피복), NASA LP DAAC 및 LANCE; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
- NASA 자원 관리용 화재 정보 시스템(FIRMS), VIIRS 375 m 활성 화재 산출물, NASA LANCE; 벡터 타일은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
- ASTER GDEM은 METI와 NASA의 산출물입니다(ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC). 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). 인용: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. NASA 공개 데이터
- Natural Earth으로 제작. 무료 벡터 및 래스터 지도 데이터 @ naturalearthdata.com. 퍼블릭 도메인
- © OpenStreetMap 기여자(ODbL), NASA GIBS 경유(해안선, 경계, 도로 및 지명). 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). ODbL
- Blue Marble, NASA Earth Observatory; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
- 지구본과 평면 지도의 맥락 정보: NASA GIBS 참조 레이어의 해안선, 경계, 도로, 지명(OpenStreetMap 데이터, ODbL, © OpenStreetMap 기여자). 선택 기본 지도로 Blue Marble 영상. 3D 지형과 고도 표시는 ASTER GDEM 고도 색상 지수(5 m에서 200 m 구간, 가독성을 위해 과장). 경계는 공표된 대로 그렸으며 어떤 영토에 대한 입장도 뜻하지 않습니다.
- 실시간 사건: NASA 지구관측소 자연 사건 추적기(EONET). 사건은 참고용이며 원출처 링크를 그대로 유지합니다.
- 실시간: NASA EONET. 사건은 참고용이며 당국의 경보가 아닙니다.
- 실시간: 미국 지질조사국. 사건은 참고용이며 당국의 경보가 아닙니다.
- Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- 하천 유량 예측, 범위를 포함한 30일 (Open-Meteo를 통한 GloFAS): 수정된 Copernicus 긴급상황관리서비스 정보 2026 포함. 홍수 경보가 아닙니다.
- Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), 제공 날씨 데이터, CC BY 4.0 라이선스 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
- 선택 레이어(레이어 목록의 출처 11개: 실시간, 예보, 관측 및 배경)는 켜면 지도와 이곳에 제공자 출처가 표시됩니다. 예보는 모형 산출물이며 파생 지수는 추정치입니다.
레이어와 날짜
- 홍수 수역, 3일 합성: VIIRS 전지구 홍수 산출물, NASA LANCE · 2026년 10월 14일
- 인구 밀도, 2020년: 인구: CIESIN, 컬럼비아 대학교, 세계 격자 인구 v4.11(2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · 정적
- 지표면 온도, 주간, 8일 합성: VIIRS NOAA-20 레벨 3, 8일, NASA LANCE · 2026년 9월 14일
- 트루컬러: VIIRS NOAA-20 보정 반사도, NASA LANCE · 2026년 10월 13일
- 토지 피복 유형(IGBP), 연간: MODIS Terra 및 Aqua 토지 피복(MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
- 활성 화재 및 열 이상: VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS), NASA LANCE FIRMS · 2026년 10월 13일
Optimisation under uncertainty supports decisions in every domain.
Findings are designed for the 방법 및 기술 시리즈. Decision making under 심층 불확실성 (Marchau and others, 2019) sets out robust methods; owners decide.
- Case applications.
- Comparisons of robust methods.
결합 모델 실행기.
팀이 이 주제를 따라가는 데 사용할 화면으로, 그 지표, 상태, 결정을 보여 줍니다. 이름은 예시이며 값은 설명용입니다.
결합 모델 실행기
Optimisation under uncertainty · Coupled model A · Scenario set 3
모델 결합 그래프
노드: 모형 · 간선: 교환되는 변수
결합된 구성 요소
| 수문학 | 1 day | 유출 | 예 |
| 전력 시스템 | 1 h | 수요, 정전 | 예 |
| 경제 | 1분기 | 산출, 가격 | 부분 |
| 인구 | 1 year | 노출 | 예 |
앙상블 출력
측정되는 것과 그 정확도.
각 지표에는 단위, 주기, 그 뒤의 출처 종류, 값에 붙을 근거 표시가 있습니다. 값은 표시하지 않습니다. 값은 프로그램이 자체 권한으로 제공합니다.
| 지표 | 단위 | 주기 | 출처 유형 | 라벨 |
|---|---|---|---|---|
| Scenarios evaluated | 건수 | per analysis | Analysis documentation | 신고됨 |
| Regret of chosen plan | difference from best plan in each scenario | per analysis | Robustness analysis | 모형 산출 |
| Value of the stochastic solution | difference between stochastic and deterministic plans | per analysis | Optimisation outputs | 모형 산출 |
| Satisficing share | percent of scenarios meeting objectives | per analysis | Robustness analysis | 모형 산출 |
| Adaptation triggers defined | 건수 | per plan | Plan documentation | 신고됨 |
| Out-of-sample performance | objective value on held-out scenarios | per analysis | 시험 | 모형 산출 |
Model optimisation under uncertainty as a system. Run the cascade.
Assembled from the Nexus Standards area profile 복합 및 연쇄 재해 표준: the hazards it names, the 시스템 and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full System Builder.
재해
- Natech event
- Chemical spill or leak (하류에서 유발)
- Emergency-response overload (하류에서 유발)
- Toxic gas release (set off downstream)
- Industrial fire (set off downstream)
시스템과 결합
- 복합 및 연쇄 재해 표준
- 수문기상 재해 표준 Compounding
- 지구물리 재해 표준 Triggering
- 핵심 인프라와 핵심 주체 캐스케이드
- 글로벌 및 시스템 리스크 메커니즘
통제 수단
NS-0헌장과 원칙NS-3리스크 기록 UNI(문법, 기존 체계 대응, 할당 권한)NS-9맥락 UNI(배치, 인스턴스, 프로그램 인스턴스)NS-11검증 및 모니터링(근거, 증명, 제로 트러스트 적합성 관찰)NRS-H61재해군: 연쇄 실패(NHS-1 sys.cascade)NRS-H62재해 유형: 복합 및 다중 재해 사건(NHS-1 sys.compound)NRS-H60재해 계열: 공급망 및 흐름 차질(NHS-1 sys.supply-chain)NRS-H94재해군: 시스템적 사이버 사건(NHS-1 cyber.systemic-cyber)NRS-H107재해군: 디지털 인프라 집중과 단일화(NHS-1 tech.digital-concentration)NRS-H7재해 계열: 대규모 순환 이상(NHS-1 atmo.climate-mode)
관측
- Copernicus EMS rapid mapping activations (listed for reference)
- OpenStreetMap planet and replication (listed for reference)
- ERA5 재분석(Copernicus Climate Data Store)(참고용으로 게재)
- 세계 GDP 대비 재난으로 인한 직접 경제 손실
- Number of disruptions to basic services attributed to disasters
예시 지리
- 방글라데시: 육각형 셀 134개
- 오늘 밤 야간 조명과 정전(VIIRS 주야간 밴드), NASA GIBS
- Carbon monoxide, smoke transport (AIRS), NASA GIBS
- Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
근거의 출처.
이름이 명시된 공개 데이터셋과 기관 기록으로, 각각 라이선스 등급이 있습니다. 협약에 따른 출처는 그 조건에 따라서만 사용하며 결코 재게시하지 않습니다.
| 출처 | 제공하는 것 | 라이선스 등급 |
|---|---|---|
| Society for Decision Making under Deep Uncertainty resources | Methods and case studies for robust and adaptive planning | Public, terms to check |
| Open-source optimisation tools such as Pyomo and JuMP | Modelling languages for stochastic and robust optimisation | Open source, BSD and MPL licences |
| EMA Workbench | Exploratory modelling and analysis toolkit | Open source, BSD licence |
| Operations research literature on stochastic programming | Methods and applications | Licence per publication |
| 발행됨 adaptive pathway plans, such as delta programmes | Applied adaptive planning | Public records, licence per government |
How optimisation under uncertainty is modelled, measured and tested.
모형, 그 가정, 데이터, 불확실성을 과학자나 엔지니어가 확인할 형태로 제시합니다. 구조는 발행된 방법을 따릅니다. 제시된 값은 예시이며 결과가 아닙니다.
모형, 방정식 및 가정
The model structure used for optimisation under uncertainty, the assumptions it makes and how each is tested.
Ri = f(Hi, Ei, Vi, Ci)재해, 노출, 취약성, 대처 역량EAL = ∑k pk · Lk연간 확률이 pkxt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error| 가정 | 만드는 이유 | 시험 방법 |
|---|---|---|
| 한 사건 안에서 재해와 노출은 서로 독립적임 | 손실 적분을 다루기 쉽게 유지함 | 결합 기록에 적합한 코퓰러와 비교 |
| 결합은 운전점 근처에서 선형이다 | 충격이 A를 통해 전파되게 함 | 선형 범위를 넘어 섭동을 주고 비교하십시오 |
| 취약성 곡선은 장소 간에 옮겨 쓸 수 있다 | 지역 곡선은 거의 없다 | 관측된 손실이 있는 곳에서는 이에 대해 검증 |
- 투입 자료
- 출처 정보가 있는 버전 관리 데이터세트
- 산출물
- 분포이며 결코 단일 숫자가 아님
- 코드
- 모델 카드 및 시험과 함께 공개
- 재현
- 같은 데이터, 코드, 환경과 시드
누가 결정하며 근거는 무엇에 쓰이는지.
시스템 Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.
| 결정 주체 | 질문 | 이 페이지가 제공하는 근거 |
|---|---|---|
| Infrastructure and resource planners | Which plans hold up across plausible futures | Robustness analyses; pathway designs |
| Analysts across Nexus platforms | Which optimisation approach suits their question | Method selection guides |
| Finance and audit bodies | Whether planning analyses considered uncertainty adequately | Analysis documentation |
이 주제가 생산하는 산출물
- Method selection guides for planning under uncertainty
- Robustness and regret analyses
- Adaptive pathway designs with triggers
- Teaching material on optimisation under uncertainty
What experts ask about decisions under uncertainty.
- Is the aim to perform best on average, to avoid the worst outcomes, or to perform acceptably across many futures?
- Which uncertainties can be described with probabilities, and which cannot?
- Which decisions can be delayed, adapted or reversed as information arrives?
- How do trade-offs between objectives change across scenarios?
- What signals would indicate that a strategy needs to change?
Why optimal can be fragile.
Classical optimisation assumes a known model and known inputs. A strategy optimised for a single forecast can be finely tuned to that forecast and fragile if the future differs. In infrastructure planning, for example, a design optimised for one climate projection may fail under another.
Stochastic optimisation handles uncertainty described by probability distributions, seeking the best expected performance or managing risk measures. Robust optimisation seeks solutions that perform well across a set of possible conditions without probabilities.
Under 심층 불확실성, when experts cannot agree on models or probabilities, methods such as robust decision making and adaptive pathways explore many futures, identify where strategies fail, and design plans that can change course when signposts are observed.
방법과 그 한계.
- 01
Stochastic programming
Optimising expected outcomes over scenarios, using 최적화와 운영 연구. Requires credible probabilities.
- 02
Robust optimisation
Optimising worst-case or regret across uncertainty sets. Can be conservative.
- 03
Exploratory modelling
Running models across many futures to find vulnerabilities, using decision analysis. Computationally demanding.
- 04
Adaptive pathways
Sequencing actions with triggers for change. Requires monitoring and institutional capacity.
These methods support judgement, they do not replace it. The choice of objectives and acceptable risks is a value choice for decision-makers.
연구되는 방식과 방법이 말할 수 없는 것.
Where this page’s references lead.
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질문과 답변.
What is robust optimisation?
What is deep uncertainty?
What is an adaptive pathway?
Is a robust strategy always more expensive?
Does the platform choose strategies?
이 페이지에서 증거를 기여하십시오.
보고서 is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.
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