2.2. Експериментально-статистичний підхід.

Науковий експеримент. Теорія планування експерименту

Науковий експеримент – штучно створювана система, взаємозв'язок дійсних та логічних компонентів, призначена для зміни реальної дійсності у відносно ізольованих і контрольованих умовах із безпосередньою метою емпіричного пізнання.

Дійсні компоненти у даному визначенні означають установки, прилади, інструменти. Логічні компоненти – ідея проведення даного експерименту, критерій якості, кількість експериментів, які експерименти будемо проводити, повторні експерименти, плани експерименту.

Вчені стверджують, що експеримент – це питання, що задаємо природі, а одержуємо у записі те, що дають нам вимірювальні системи.

Вимоги до експериментів

1. Експеримент повинен бути інтерпретованим, і повинна бути впевненість, що можна розібратися в експерименті.

2. Експеримент завжди містить ряд похибок.

3. Експеримент у вигляді фіксації результатів не має загальних характеристик, тобто ніколи не може бути абсолютної ізоляції і контролю (завжди обмежений за точністю).

Проблема проведення експериментальних досліджень у наукових, технічних галузях визначає науковий, технічний потенціал держави (перероблення, транспортування). У 20-ті та 30-ті роки XX ст. у галузі агробіологічних досліджень фахівець у галузі статистичної генетики Рональд Фішер написав працю «Основи дисперсійного аналізу та теорія планування експерименту».

Система проведення експериментів в агробіології повинна бути багатофакторна (один параметр змінюємо, а інші фіксуємо).

Однофакторний експеримент не дає гарних результатів, тому що не має взаємодії факторів.

Взаємодія – важливий елемент, що називається енергентністю.

Енергентність (від латинського – виникаючий) – це ефект, що виникає незалежно від того, планується він чи ні.

Теорія планування експерименту – розділ математичної статистики, що системно вивчає оптимальні схеми постановки та проведення комплексних багатофакторних експериментальних досліджень складних об'єктів, систем, процесів, а також обробку та інтерполяцію отриманих результатів.

Залежно від постановки експерименту можна одержати інформацію. Оптимальна схема постановки та виявлення для даних факторів намагається визначити план експерименту, що відповідає критеріям якості статистичного характеру.

Методи теорії планування експерименту необхідно використовувати у завданнях оптимізації та моделювання. «Інтереси» кожного критерію враховують для об'єктивної оцінки експерименту.

Типові класи завдань, розв'язувані з використанням теорії планування експерименту:

1. Виділення статистично значущих факторів.

2. Багатокритеріальна компромісна оптимізація. Компроміс Вальфредо Паретто.

Реальна оптимізація повинна бути оптимальна, тобто вона повинна використовувати всі критерії.

3. Багатофакторне математичне моделювання.

4. Виключення джерел неоднорідності або зменшення сили їх впливу.

5. Комплексне порівняння показників якості об'єктів дослідження.

Прикладна статистика

Розв’язання багатьох технічних та технологічних завдань ускладнюється або неможливе відомими стандартними методами. Дослідники робіт у галузі статистичних методів змушені розробляти та пропонувати такі методи розв’язання, які не повною мірою або не зовсім теоретично обґрунтовані. Такі методи відносять до методів прикладної статистики. Була запропонована інша назва аналізу даних «складаний ніж», «ящик із аркушами».

Кількість статистичних методів обмежена, а прикладних завдань багато. Деякі вчені вирішують завдання своїми методами.