Основные цели и подходы научного исследования
Различают две основные цели научного исследования.
А именно:
- выяснение механизма научного явления (поиск математических, логических и др. моделей);
- определение оптимальных режимов функционирования объекта, системы (используется, когда известен механизм явления).
Детерминистский подход (ДП) — получение функциональных зависимостей между параметрами объекта, при этом исключаются внешние связи и исследуются все внутренние. При этом под функциональной зависимостью понимается зависимость вида
при которой каждому значению функции Y соответствует одно значение фактора Х. Изучением таких зависимостей занимается математический анализ.
По результатам наблюдений составляется протокол наблюдений.
Допустим, исследователь сделал 10 наблюдений и получил следующие данные:
- Вход (Х) 8 5 16 20 11 7 2 12 4 19.
- Выход (Y) 25 16 49 61 34 22 7 37 13 58.
Анализ этого протокола позволяет установить, что система функционирует в соответствии с уравнением
Достоинства ДП — полученные модели можно распространять на похожие явления, когда известны внутренние закономерности.
Экспериментально-статистический подход (ЭСП). При нем одно и то же воздействие на объект исследования приводит к различным результатам, каждый из которых наступает с некоторой вероятностью.
В основе ЭСП лежит эксперимент по методу «черного ящика» (рис. 4.2), идея которого состоит в следующем:
- исследуемый объект рассматривается как отдельная система окружающего мира, имеющая внешнюю среду;
- внешняя среда воздействует на систему через входы
- система воздействует на внешнюю среду через выходы
- внутренние состояния системы характеризуются параметрами
К определенному моменту времени t будет иметь место следующая зависимость:
т. е. состояния выходов определяются состояниями входов и внутренними состояниями системы. Следует отметить, что часть входных параметров может быть управляемыми, а часть — будут составлять помехи.
Выходные параметры могут быть техническими или экономическими.
При этом используется протокол наблюдения.
Рассмотрим пример. Пусть дана система, считающаяся «черным ящиком». Она имеет один вход (X) и один выход (Y).
Наблюдения за входом и выходом показали следующие результаты:
- Вход (Х) 1 3 4 6 9 10 12 15 17 18.
- Выход (Y) 3 9 14 21 27 34 35 49 50 53.
Анализ результатов наблюдений показывает, что более высокой числовой характеристике входа соответствует большая числовая характеристика выхода.
Математическая обработка полученных результатов (с помощью метода наименьших квадратов) дает следующее уравнение регрессии:
Данная зависимость определена для вероятностной системы и является корреляционной зависимостью.
Кроме того, в теории планирования эксперимента встречается регрессионная зависимость, при которой неслучайному значению аргумента соответствует случайное значение функции. Если фактические значения аргумента подставить в полученную формулу, то они не будут совпадать. Налицо определенные отклонения (табл. 4.1).
Таким образом, в результате ЭСП исследуется не сам объект, а результаты эксперимента. При этом возможен пассивный и активный эксперименты.
Пассивный эксперимент — исследователь не влияет на вход системы.
Достоинства:
- наблюдатель не нарушает хода процесса;
- можно использовать результаты ранее выполненных исследований.
Недостатки:
- требуется достаточно длинный период наблюдений;
- отсутствие симметричности уровней факторов затрудняет статистическую оценку значимости коэффициентов и проверку математической модели на адекватность.
Активный эксперимент — исследователь вмешивается в ход эксперимента, влияя на входы системы.
ЭСП используется:
- когда неизвестна зависимость;
- когда нужно найти коэффициенты в модели;
- когда нужно найти экстремум, не строя модель.
Достоинства: сокращается срок проведения эксперимента.
Недостатки: требует более детальной подготовки — планирования эксперимента.
- Метод статистических испытаний
- Проверка коэффициента корреляции на значимость
- Выявление и оценка корреляционной связи
- Понятие корреляционной зависимости
- Предельная теорема и предельная ошибка
- Необходимый объем данных и ошибки в процессе наблюдений
- Проведение натурных измерений
- Оценка характеристик случайной величины
- Точечные оценки
- Оформление отчета по практике по ГОСТу 2021/2022
- Оформление ВКР по ГОСТу
- Как составить бизнес-план своими силами
- Оформление эссе по ГОСТу
- Оформление презентации по ГОСТу
- Оформление статьи по ГОСТу
- Оформление дипломной работы по ГОСТ 2021/2022
- Оформление курсовой работы по ГОСТу
- Оформление контрольной работы по ГОСТу