Di Scott Wise e Chris Kirchberg – JMP Global Enablement Team
Nota dell'editore: questo blog bimestrale cerca di trovare usi interessanti della scoperta statistica per risolvere questioni profonde che riguardano business, economia, sport, salute, cibo, storia e psicologia. Per il nostro blog di gennaio/febbraio porremo la domanda "Cosa possono insegnarci i vulcani sull'analisi dei dati?" Lungo il percorso presenteremo alcuni usi interessanti delle visualizzazioni e delle analisi JMP per aiutarci a rispondere alla nostra domanda.
Come cantano gli U2 nella loro canzone del 2014 intitolata "Volcano": "Non vuoi, non vuoi sapere... qualcosa in te vuole esplodere". Una delle verità ineluttabili dell'essere nelle Filippine è il fatto che non sei mai molto lontano da un vulcano potenzialmente attivo, non importa dove ti trovi nel paese. Posizionata proprio lungo l'"Anello di fuoco" del Pacifico, la nascita stessa della splendida catena di isole è dovuta all'antica attività vulcanica. Il vulcano raffigurato qui sotto è il vulcano attivo Taal, che si trova a sole ventitré miglia dalla nostra città natale di San Pablo City nel sud di Luzon e ha eruttato l'ultima volta alla fine degli anni '70. 
In effetti, la nostra città è fisicamente situata all'interno del campo vulcanico di San Pablo (attivo ma dormiente) ed è circondata dai seguenti vulcani: Mt. Banahaw (attivo e forse estinto), Mt. Maquiling (attivo ma solo dormiente) e il vulcano Taal (molto attivo!). Questa passata, presente e potenzialmente futura attività vulcanica significa che è un ottimo posto per coltivare alcuni dei migliori frutti tropicali del pianeta (poiché la cenere vulcanica crea un terreno meraviglioso). Tuttavia, come sede della nostra azienda agricola di frutta tropicale e delle nostre attività vinicole, il fatto stesso che uno di questi "giganti dormienti" possa eruttare in qualsiasi momento è un pensiero inquietante. Ma lo studio in corso dei vulcani ha ispirato molto il campo della statistica e può aiutarci a concentrarci ancora meglio quando analizziamo molti dati sia in ambito sanitario che industriale.
Nello studio dei vulcani, una misura comune è il VEI (Volcanic Explosivity Index). Creato dai vulcanologi nel 1982, questo parametro consente l'indicizzazione delle eruzioni in base a "quanto materiale vulcanico viene espulso, a quale altezza e quanto dura l'eruzione". (Fonte: Wikipedia). Di seguito è riportato un grafico della mappa che mostra il VEI medio degli ultimi 2.000 anni per i vulcani con eruzioni note entro 600 miglia dalla nostra posizione di residenza (asterisco verde).
Ma le misure VEI non raccontano tutta la storia sull'impatto di un'eruzione, specialmente quando si parla di effetti a breve e lungo termine sulla popolazione immediata. Gli effetti a lungo termine possono includere cambiamenti nel clima globale dovuti alla quantità di cenere vulcanica e materiale rilasciato nell'atmosfera che può causare fallimenti dei raccolti a migliaia di miglia di distanza. Ma per gli effetti a breve termine, c'è una vertiginosa gamma di modi in cui un vulcano può causare la morte di chiunque si trovi nelle vicinanze di un'eruzione. Tuttavia, l'immagine del film di Hollywood di fuggire da flussi di lava gorgoglianti e schivare grandi massi non è il vero pericolo. I flussi di lava sono distruttivi, ma anche lenti e sfuggibili. La caduta di materiale vulcanico è una preoccupazione, ma l'accumulo eccessivo di cenere che causa il crollo di edifici e il soffocamento dei raccolti agricoli è spesso molto più preoccupante. 
Le cause principali di morte a breve termine durante un'eruzione sono spesso dovute a flussi piroclastici (onde di gas super-calde) e lahar (un tipo di colata di fango vulcanica). A peggiorare le cose, se la tua città potrebbe essere interessata dai pericoli di un'eruzione vicina dipende in gran parte da molti fattori, come la posizione, la topografia, le condizioni atmosferiche, il tipo/la composizione del vulcano, tra gli altri. Una buona discussione su questo può essere trovata sul sito web Volcano World dell'Oregon State University ( http://volcano.oregonstate.edu/how-do-volcanoes-affect-people ). Ma una cosa è chiara: la direzione dell'eruzione e la forza dell'esplosione sono molto importanti per la sopravvivenza della tua città! I vulcanologi moderni studiano molte misurazioni (che vanno dalle emissioni di gas vulcanici, all'attività sismica, alla topografia, agli studi sulla deformazione del terreno) da molte diverse posizioni su vulcani attivi per comprendere la minaccia dell'eruzione e i possibili effetti sulle comunità circostanti. Questo monitoraggio vulcanico quasi immediato ha migliorato le previsioni e la preparazione ai disastri prima delle eruzioni, ma si basa ancora sul fatto che i vulcanologi prestino attenzione alle giuste misurazioni degli indicatori tra i tanti raccolti. Consulta il sito USGS Volcano Monitoring per una buona panoramica ( https://volcanoes.usgs.gov/vhp/monitoring.html ).
Sembra che questa sia una buona analogia con le sfide che abbiamo nell'analizzare i dati moderni. Spesso abbiamo a disposizione molte misurazioni di dati per monitorare i nostri processi e progetti chiave. Tuttavia, anche noi dobbiamo sapere quali sono le misure più significative da visualizzare. Dobbiamo anche sapere quali sono la forza e la direzione di queste misure. Solo allora possiamo fare previsioni accurate su cosa fare per migliorare e prevenire potenziali eruzioni di scarse prestazioni. I vulcani ci vengono di nuovo in aiuto, poiché hanno ispirato un popolare grafico statistico, chiamato appropriatamente Volcano Plot, per il modo in cui visualizza i dati! 
Source: Wikipedia Fonte: Wikipedia
Il Volcano Plot è un grafico statistico popolare che viene utilizzato quando si esaminano molti confronti di medie tra due condizioni. Utilizzato ampiamente nella ricerca clinica e genomica, è anche uno strumento di screening molto potente in contesti industriali in cui vengono misurati molti parametri. Il valore dell'utilizzo di un Volcano Plot è che non solo consente di vedere rapidamente i valori di interesse più significativi, ma consente anche di farsi un'idea della direzione e della forza tra i confronti. Nell'esempio Volcano Plot di seguito, ogni punto è un indicatore di un confronto di medie tra due condizioni (diciamo A e 
. Il modello di tutti i punti sul grafico sembra assomigliare allo spargimento di materiale da un vulcano in eruzione. Osservando i punti evidenziati dalle frecce rosse. Hanno valori p logaritmici negativi sull'asse Y, che è una misura statistica della significatività. Infatti, tutti i punti sopra la linea rossa tratteggiata sull'asse Y hanno una significatività superiore al 95%. Ma questi punti indicati sono anche molto a sinistra dell'asse X, il che mostra una forte differenza negativa tra il confronto delle medie A e B. Quindi, nei Volcano Plot, i punti che emergono negli angoli alti a destra e a sinistra del grafico saranno quelli con la maggiore significatività e le maggiori differenze. Noterete anche che il grafico sfrutta le trasformazioni logaritmiche che ci aiutano a rappresentare meglio questi confronti medi su un grafico.
È stato creato un blog di accompagnamento ("Come creare un grafico del vulcano in JMP") che vi fornirà maggiori dettagli su come funzionano i grafici del vulcano, comprese istruzioni dettagliate su come crearne facilmente uno vostro. Per il resto del nostro blog, mostreremo come un grafico del vulcano può aiutarci molto ad analizzare alcune situazioni industriali comuni in cui abbiamo molti confronti da esaminare. Per prima cosa abbiamo aperto un set di dati chiamato Probe (dai file della Guida di JMP) che rappresenta molte misure di sonda microarray (valore di 394 colonne di misurazione). Quindi abbiamo eseguito un'analisi di screening del processo in JMP che fornisce statistiche di coppie di confronto medie per livello di processo (vecchio e nuovo) rispetto a tutte le colonne di misurazione. Le tabelle risultanti che vengono generate contengono tutte le informazioni di cui abbiamo bisogno per generare un grafico del vulcano. Tuttavia, il primo grafico che abbiamo generato esaminando tutte le 394 coppie di confronto medie risulta in un grafico che non sembra assomigliare al nostro grafico del vulcano di esempio sopra (vedi sotto).
In questo grafico Probe Volcano abbiamo scelto di utilizzare il FDR Logworth sull'asse Y (che è una misura più conservativa della significatività del confronto rispetto al logaritmo negativo del valore P e viene utilizzato per aiutare a controllare il tasso di falsi allarmi). Osservando il grafico sopra, ci sono molte cose significative (sulla linea rossa FDR LogWorth = 1,3 che è il nostro limite di confidenza del 95%). Inoltre, ci sono tre punti in blu che hanno enormi differenze, comprimendo eccessivamente i punti di differenza più vicini al centro dell'asse X. Inoltre, la scala dei valori FDR significativi era piuttosto ampia per molti dei fattori. Pertanto, è stato deciso di ingrandire per vedere solo i punti nell'intervallo FDR LogWorth da 0 a 5 e la differenza tra -100 e 100 (l'area cerchiata in rosso). Utilizzando il nostro strumento di zoom grafico, possiamo facilmente eseguire il drill-down e ottenere la vista del grafico desiderata di seguito. 
Ora siamo in grado di vedere meglio punti interessanti nei dati Probe che potrebbero meritare la nostra attenzione. Mentre ci sono ancora molti punti ammassati attorno alla Differenza di 0, se guardiamo nell'angolo in alto a sinistra, vediamo PS_RPNBR con una Differenza di -64,69 (il che significa che la media di A è inferiore alla media di e FDR LogWorth di 4,3 (altamente significativo). Allo stesso modo, se guardiamo nell'angolo in alto a destra vediamo 30Z5_RVREF100U con una Differenza di 71,63 (il che significa che la media di A è maggiore della media di e FDR Logworth di 3,5 (altamente significativo).
Quindi, il nostro grafico del vulcano sta facendo un buon lavoro nell'emergere i punti di confronto che più meritano la nostra attenzione, dandoci una grande intuizione sul significato, la forza e la direzione di questi confronti. Speriamo che questo ti aiuti anche la prossima volta che dovrai confrontare un sacco di misurazioni e vorrai un buon grafico per aiutarti a prendere le decisioni migliori. E lo dobbiamo tutto al nostro amico Vulcano e io sto più tranquillo pensando che da qualche parte lassù, sulla cima di uno dei miei vulcani vicini, un vulcanologo sta raccogliendo dati che potrebbero finire per essere mostrati in un grafico del vulcano sui dati dei sensori di monitoraggio dei vulcani! Ma nel frattempo chiederò se possiamo sacrificare qualche mango agli dei del vulcano per proteggerci e mantenere questi imponenti vulcani dormienti e felicemente addormentati al sole! Altrimenti potrei finire "tutto scosso" come The King (Elvis Presley) che cantava "Mi ha toccato la mano, che freddo ho avuto... Le sue labbra sono come un vulcano caldo... Sono orgoglioso di dire che è la mia ranuncolo... Sono innamorato... Sono tutto scosso"
