Tallet er upålideligt. Ændringen er ikke
To telefoner ved siden af hinanden viser sjældent det samme tryk. Alligevel viser de præcis det samme fald. Hele appen hviler på den forskel.
Læg din telefon på bordet ved siden af en andens, og spørg dem begge, hvad lufttrykket er lige nu. Chancen for, at de svarer det samme, er lille. Ikke fordi den ene sensor er defekt. Fordi det er sådan, telefonbarometre opfører sig — og det er den vigtigste tekniske kendsgerning i hele denne samling af artikler.
To grunde til, at tallet er forskelligt
Den ene grund er banal: højde. Et par etager op eller ned flytter trykket målbart, og to telefoner ligger sjældent i præcis samme højde over havet, selv når de ligger på samme bord i samme rum, hvis bygningen ikke er helt vandret, eller den ene telefon ligger i en taske en meter over den anden.
Den anden grund er mindre indlysende: sensor-bias. Hver enkelt lille tryksensor, der bliver bygget, har sin egen mikroskopiske afvigelse fra fabrikken — en anelse for højt eller for lavt, konsekvent, hver gang. To eksemplarer af den samme sensor-model, i to eksemplarer af den samme telefonmodel, vil sjældent vise nøjagtigt det samme tal, selv under identiske forhold.
Meteorologer, der har forsøgt at samle trykdata fra tusindvis af forskellige telefoner ind i én vejrmodel, har stået præcis med det problem. De to fejlkilder — højde og sensor-bias — er netop grunden til, at forskere har måttet bygge metoder med maskinlæring til at rette de indsamlede tryktal til, før de kunne bruges i en prognose.
Fejlen, der forsvinder ved subtraktion
Her er den del, der gør sensoren brugbar alligevel. Sensor-bias er en konstant fejl. Den samme telefon ligger konsekvent for højt eller for lavt — ikke tilfældigt fra måling til måling, men systematisk, hver gang. Og en konstant fejl har en bekvem egenskab: den forsvinder, hvis man trækker to målinger fra hinanden.
Sig, at din telefons sensor konsekvent viser 3 hPa for højt. Måler den 1013 hPa klokken 12 og 1010 hPa klokken 15, er de rigtige værdier 1010 og 1007. Fejlen er den samme begge steder — plus 3 — så forskellen mellem de to målinger, minus 3 hPa, er nøjagtig den samme, uanset om man regner med de forkerte tal eller de rigtige. Bias'en gik ud med badevandet.
Det samme gælder højdefejlen, så længe telefonen ikke selv flytter sig i højden mellem de to målinger. Det er derfor, forskningen peger på netop tendensen — om trykket stiger eller falder, og hvor meget — som overordentlig pålidelig, mens de nøjagtige enkeltværdier ikke er det.
Det er den tekniske pointe, alt andet bygger på: fejlen i en telefons trykmåling er systematisk, ikke støj. Derfor kan man ikke regne med det absolutte tal — men man kan regne med forskellen mellem to målinger fra samme telefon.
Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 2018Hvorfor det ikke er nok bare at kigge på i går
Pointen holder kun, så længe man sammenligner en telefon med sig selv. Det er derfor Aneroid aldrig fortæller dig et absolut trykniveau som en facitliste-værdi og aldrig sammenligner din telefon med en andens. Appen sammenligner udelukkende dit tryk nu med dit eget tryk for tre timer siden, på den samme sensor. Den samme bias, der gjorde tallet upræcist, går ud af regnestykket hver gang.
Det er også derfor, en flytur eller en tur op i en skyskraber kan forpurre en måling — der ændrer telefonens højde, ikke kun vejret, og så holder subtraktionen ikke længere det, den lover.
Aneroid måler en ændring i lufttryk over tid, ikke et absolut, autoritativt trykniveau. Appen er ikke medicinsk udstyr og kan hverken forudsige, forebygge eller behandle noget — den viser dig, hvad dine egne data peger på.
Kilder
- „Smartphone Pressure Collection and Bias Correction Using Machine Learning." Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 35(3):523 (2018). Læs
- Mass CF & Madaus LE (2014). „Surface Pressure Observations from Smartphones: A Potential Revolution for High-Resolution Weather Prediction?" Bulletin of the American Meteorological Society 95(9). Læs
- Madaus LE & Mass CF (2017), samt Madaus et al. (2014). Assimilering af crowdsourcede tryk fra telefoner. Læs