Bluecat Home Page

Bluecat è un nuovo metodo che Demetris Koutsoyiannis ed io abbiamo recentemente proposto per stimare l'incertezza associata a previsioni fornite da modelli idrologici. Abbiamo inoltre elaborato un software di facile utilizzo, con istruzioni, aperto e disponibile nel pubblico dominio per applicare Bluecat. L'idea originale di Bluecat è stata elaborata da Demetris durante il suo soggiorno a Bologna nel 2019. La formalizzazione del metodo e la preparazione ed i test del software sono stati purtroppo rallentati perche' il mio tempo, da febbraio 2020 a maggio 2021, è stato completamente assorbito dalla gestione dell'emergenza COVID all'università.

Che cos'è Bluecat?
Bluecat è un "Brisk Local Uncertainty Estimator for Deterministic Simulations and Predictions". In sostanza, Bluecat è un metodo per trasformare un modello di previsione deterministico in un modello di previsione stocastico. Da una previsione puntuale si passa dunque alla distribuzione di probabilità della variabile prevista. In base a detta distribuzione è quindi possibile stimare il valore medio (o la mediana) della previsione nonchè i relativi limiti di confidenza. Quindi Bluecat permette di:
  • Aggiornare la previsione deterministica, porgendo una nuova e più precisa previsione;
  • Stimare i limiti di confidenza della previsione per livello di confidenza assegnato.

Quindi, Bluecat non è solo un metodo per la stima d'incertezza: è piuttosto un nuovo modello di previsione, con struttura stocastica, ed una base fisica che è ereditata dal modello deterministico. Bluecat può essere associato ad ogni modello deterministico di previsione. Allo scopo di fornire un esempio per ora ci concentriamo sulla modellistica afflussi-deflussi.


Figure 1. Schema concettuale di Bluecat (si veda il Bluecat paper per dettagli).

Bluecat sfrutta l'appoccio teorico proposto nel "bluprint for process-based modeling of uncertain hydrological systems" proposto da Montanari and Koutsoyiannis nel 2012. Bluecat è un'estensione di detto blueprint, che pensiamo possa agevolarne l'applicazione pratica.

Il Bluecat paper

Bluecat è introdotto in un articolo scientifico che è al momento in valutazione da parte di esperti alla pari. Tuttavia, il preprint è disponibile online. Clicca qui per scaricare il Bluecat paper.

Il software di Bluecat

Abbiamo preparato un pacchetto software per applicare Bluecat. Il pacchetto lavora nell'ambiente di sviluppo R. Il software applica Bluecat in associazione al modello affussi-deflussi HyMod (Boyle, 2000). Il pacchetto include quindi una routine per lanciare HyMod ed ottimizzarne i parametri. Sono possibili estensioni del pacchetto al fine di associarlo ad ogni altro modello di previsione. In particolare, stiamo preparando un pacchetto per agevolare eventuali estensioni.

Il software è accompagnato da istruzioni per l'utilizzo, nonchè dai dati necessari e istruzioni specifiche per la riproduzione dei casi di studio presentati nel Bluecat paper.

Il software è aperto e ampiamente commentato. Estensioni e modifiche sono benvenute. Saremo lieti di lavorare assieme a ricercatori interessati ed utenti potenziali al fine di estendere il software per supportare altre applicazioni.

Clicca qui per accedere al software in GitHub.

Presentazione powerpoint di Bluecat

Clicca qui per scaricare una presentazione in Powerpoint di Bluecat (in aggiornamento).
Clicca qui per scaricare una presentazione Powerpoint di Bluecat in italiano.

Video presentazione di Bluecat

Clicca qui per vedere una video presentazione di Bluecat in YouTube, basata sulla presentazione precedente di Powerpoint (in realtà il video mostra una versione precedente della presentazione Powerpoint, ci scusiamo per errori di ortografia nella presentazione video che successivamente abbiamo corretto nel file della presentazione scaricabile qui sopra).

Referenze

Boyle, D. (2000). Multicriteria calibration of hydrological models (Unpublished doc-
toral dissertation). Univ of Arizona, Tucson.
Koutsoyiannis, D., and Montanari, A. (2021). Bluecat: A Local Uncertainty Estimator for Deterministic Simulations and Predictions, submitted manuscript. Preprint available online at http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.23863.65445 (the paper provides an extended list of references).

L'immagine del gatto blu è tratta dalla fotografia disponibile all'indirizzo https://www.flickr.com/photos/cizauskas/36142084534/. Si tratta di una foto di un quadro esposto alla galleria di Andy Warhol al High Museum, Atlanta, Georgia, USA (CC BY-NC-ND 4.0)