Организация данных

Исходные данные в системе STATISTICA организованы в виде таблицы. Если вы имеете опыт работы с электронными таблицами (например, MS Excel), то вам совсем несложно освоиться с электронными таблицами STATISTICA. Табличная структура данных позволяет естественно отобразить большинство реальных данных, встречающихся в медицинских задачах.

Данные, встречающиеся в повседневной практике, бывают нескольких видов: категориальные данные (например, тип болезни или признак: болен-не болен), порядковые данные (например, самочувствие: плохое-удовлетворительное-хорошее), непрерывные данные (например, давление, температура). В реальном исследовании обычно присутствуют данные всех типов. Имеющийся в системе статистичесий советник (прообраз экспертной системы) поможет вам в выборе метода, подходящего для анализа и визуального представления ваших данных.

Электронная таблица STATISTICA позволяет естественно отобразить эти типы данных и анализировать их в диалоговом режиме.

Таблица исходных данных системы STATISTICA состоит из строк и столбцов.

В отличие от обычных электронных таблиц, в которых строки и столбцы равноправны, в STATISTICA они имеют разные смысловые значения. Столбцы таблицы STATISTICA называются Переменные, а строки - Наблюдения. В качестве переменных обычно выступают исследуемые величины, а наблюдения - это значения, которые принимают переменные и которые измеряются в процессе наблюдения.

Например, наблюдения – это больные, переменные – пол, возраст, дата поступления в больницу, дата диагноза, дата операции, дата выписки и т.д. Вы можете представлять такую таблицу как страницу из записной книжки, где строки – это имена больных, столбцы - характеристики, переменные, описывающие течение болезни. В такой таблице может быть записана история болезни отдельного пациента, назначения лекарств, моменты появления отдельных симптомов.

Переменные в таблице STATISTICA могут принимать как численные, так и текстовые значения, что, конечно, очень удобно для повседневной практики.

Кроме значений переменных таблица может содержать дополнительную информацию (заголовок, комментарии об источнике данных и т.д.).

В системе STATISTICA для удобной работы с переменными, принимающими текстовые значения, реализован так называемый “двойной способ записи”, согласно которому каждому текстовому значению переменной ставится в соответствие некоторое число. Таким образом, устанавливается соответствие вида Число=Текстовое значение. Оно может быть установлено как автоматически (самой системой STATISTICA при вводе данных), так и определено пользователем. При работе с данными всегда можно переключиться между текстовой и числовой формой просмотра исходных данных.

Наличие “двойной записи” позволяет удобно вводить текстовые значения, выполнять необходимые преобразования и, кроме того, выполнять любой статистический анализ над текстовыми переменными так, как если бы они принимали числовые значения.

В ближайшем будущем фирма StatSoft планирует выпустить ряд новых программных продуктов. Это в первую очередь средства разработки, ориентированные на пользователей, которые разрабатывают собственные процедуры и методы обработки данных. Они будут включать в себя объектно-ориентированные средства для макро программирования графических, математических и статистических процедур.

Компьютерная обработка результатов научных исследований позволяет выполнить эту работу быстро и более качественно.

Программное средство «Биолстат» применяют для автоматизации обработки и решения задач вариационной статистики, в частности, определяют критерий достоверности, коэффициенты корреляции количественных и альтернативных признаков, коэффициенты вариации, проводят дисперсионный анализ однофакторного статистического комплекса и др.

В состав «Microsoft Eхel» входит набор средств анализа данных, так называемый пакет анализа, предназначенный для решения сложных статистических и инженерных задач. Для анализа данных с помощью этих инструментов следует указать входные данные и выбрать параметры. Анализ будет выполнен с помощью подходящей макрофункции, а результат будет помещен в выходной диапазон. Другие средства позволяют представить результаты анализа в графическом виде. Графики и диаграммы придают результатам исследований выразительность, наглядность.

Средства, включенные в пакет анализа данных, доступны через команду Анализ данных меню Сервис. Если этой команды нет в меню, необходимо загрузить надстройку Пакет анализа. В данный пакет входят дисперсионный, корреляционный, ковариационный анализ (covariaze – видоизменять; сопряженная изменчивость двух признаков), описательная статистика, двухвыборочный F-тест для дисперсии, анализ Фурье, гистограмма, генерация случайных чисел, регрессия, выборка и др.

24. Методы изучения сомнительных результатов исследований

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы: по данным результатов измерений найти предварительные значения показателей вариации, оценить пределы возможных ошибок и после исключения ошибочных результатов найти точные показатели вариации, определить величину доверительных интервалов для заданных значений доверительных вероятностей. Сделать выводы.

Исходные данные: варианты заданий приведены в таблице 2.

При проведении измерений, опытов, экспериментов возникают ошибки двух видов: систематические и случайные.

Систематические ошибки связаны с погрешностями измерительных приборов при измерениях.

Случайные ошибки не связаны с измерениями и обусловлены случайными внешними причинами (сбои, отказы аппаратуры, скачки напряжений в сети питания, сейсмические сотрясения, отвлечение внимания оператора, описки в записях и мн. др.)

При однократном измерении ошибка может быть обнаружена только путем логического анализа или сопоставлением результата с априорным представлением о нем. Установив и устранив причину ошибки, измерение можно повторить.

При многократном измерении одной и той же величины ошибки проявляются в том, что результаты отдельных измерений значительно отличаются от остальных. Иногда это отличие настолько большое, что ошибка очевидна, поэтому данный результат можно отбросить как заведомо неверный. Если отличие небольшое, то оно может быть следствием как ошибки, так и рассеяния отсчета. Определить возможность исключения сомнительного результата измерения позволяет «правило трех сигм», которое гласит:если при многократном измерении одной и той же величины постоянного размера сомнительное значение результата отличается от среднего значения хср больше, чем на 3σ, то с вероятностью 0,997 оно является ошибочным и его следует отбросить.

При построении вариационных рядов каждый вариант или интервал имеет определенную частость, которая при большом количестве измерений стремится к вероятности попадания значения в данный интервал.

Одной из наиболее распространенных форм распределения случайной величины является нормальное распределение (распределение Гаусса).

С ним приходится сталкиваться при анализе производственных погрешностей, контроле технологических процессов и режимов и т.д.

Если весь массив экспериментальных данных подчиняется закону нормального распределения, то все значения измеряемой величины должны группироваться вокруг среднего значения, и выпадение какого-либо отдельного значения результата из этого массива позволяет предположить, что он ошибочный.

Чтобы дать представление о точности и надежности оценки результата пользуются доверительными интервалами и доверительными вероятностями.

Доверительный интервал определяет, на какую величину может отличаться отдельное значение результата измерения при нормальном распределении от своего среднего значения.

Неравенство

P(хср – ε < x0 < хср+ε) (1)

означает, что с вероятностью P значение измеряемого параметра x0 попадает в интервал

Ip = (хср - ε, хср + ε)

Например, известно, что с вероятностью P = 0,5 измеряемое значение при нормальном распределении попадет в интервал

(хср ± σ);

с P = 0,68 в интервал (хср ± σ)

с P = 0,95 в интервал (хср ± 2σ)

с P = 0,99 в интервал (хср ± 2,6σ)

с P = 0,997 в интервал (хср ± 3σ)

Эта вероятность называется доверительной вероятностью, а интервал – доверительным интервалом.

Доверительный интервал измеряемого параметра x0 приближенно находится по формуле

(2)где tр определяет число средних квадратичных отклонений, которое нужно отложить вправо и влево от центра рассеивания для того, чтобы вероятность попадания x0 в полученный интервал была равна P;n – общее количество измерений.

При выборе доверительной вероятности необходимо учитывать ответственность поставленной задачи: чем более ответственна задача, тем с большей доверительной вероятностью (надежностью) должны быть оценены полученные параметры статистического анализа. Обычно для технических расчетов их принимают равными от 0,90 до 0,99, т.е. от 90 до 99%.

доверительный вероятность интервал вариация

Порядок выполнения работы

1. По данным пробной выборки рассчитываем предварительные значения показателей вариации

размах вариации

R = Xmax – Xmin. (3)

Средняя арифметическая

(4)

Дисперсия может быть рассчитана по ранее изученной формуле или по упрощенной формуле, наиболее часто применяемой на практике

(5)

Среднеквадратическая погрешность

(5)

Коэффициент вариации

(6)

2. Определяем пределы возможных ошибок. Для этого используем правило «трех сигм». Интервал нахождения истинных значений будет равен

(7)

Найти в ряду значения, которые не попадают в полученный интервал. Эти значения и являются ошибочными, поэтому должны быть отброшены.

3. После удаления из ряда измерений случайных величин производим пересчет показателей вариации. По правилу «трех сигм» определяем пределы возможных ошибок

4. Повторяем п. 3) до тех пор, пока не исключим все ошибки. т.е. все значения будут находиться в интервале (7)

5. После исключения случайных ошибок для каждой заданной доверительной вероятности находим доверительный интервал по формуле

(8)

Параметр tp следует определять по табл. 1 в зависимости от величины заданной доверительной вероятности.

Таблица 1 - Значения коэффициента доверия

25. Оформление печатной работы

Результаты научной работы должны быть литературно оформлены. Общие требования к литературному оформлению научной работы следующие:четкость построения и логическая последовательность изложения материала;краткость и точность формулировок, исключающие неоднозначные толкования;конкретность изложения результатов исследований;доказательность выводов, они должны вытекать из собственных исследований;обоснованность рекомендаций, их конкретность.

В зависимости от содержания материалов и их целевой направленности форма научных произведений может быть различной. Каждое из таких научных произведений имеет свои характерные особенности по форме и содержанию, а следовательно, и по структуре в целом.

Научный отчет – основной документ, содержащий полные сведения о выполненной работе. Выполняется он строго по ГОСТу, включает: титульный лист, где указывается тема, сроки выполнения и список исполнителей, реферат, введение (где формулируют состояние вопроса, актуальность темы, ее практическую значимость) – основная часть (методика, результаты исследований, выводы и предложения) заключение, список литературы и приложения (фотографии, таблицы).

Монография (моно – один, графо – пишу) – это научная работа, посвященная одной определенной проблеме, теме, например: «Производство силосованных кормов / П.С. Авраменко, Л.М. Постовалова».

Объем монографии обычно более 3-х печатных листов. Один печатный лист – соответствует примерно 16 страницам машинописного текста или приблизительно 40 тыс. печатных знаков.

Брошюра – это небольшая книга (1-3 печ. листа) обычно издаваемая в мягком переплете и, как правило, обычно посвященная одной теме.

Статья – это ограниченного объема (до 8-10 стр.) публикация результатов исследований в научных, научно-производственных журналах, сборниках научных трудов.

Заголовок статьи должен отражать тему исследования, и быть кратким. После названия статьи проводятся фамилии авторов. Статья, как правило, содержит данные о методике, результатах исследований, их обобщение, выводы и предложения, иногда список литературы. Ценность статьи определяется не размером, а содержанием. Следует стремиться, чтобы в статью попали лишь те материалы, которые действительно являются новыми.

Диссертация (от лат. рассуждение, исследование) – научная работа, представляемая на соискание ученой степени кандидата или доктора наук и публично защищаемая соискателем (диссертантом). Существует официальные требования аттестационного комитета по оформлению диссертаций.

Доклад – устное изложение результатов исследований в течение 10-15 минут. Из-за недостатка времени выделяют самое главное: научное и практическое значение темы, основные результаты, выводы и предложения. Не следует излишне мельчить и увеличивать количество рассматриваемых вопросов, так как это рассеивает внимание слушателей и нарушает стройность доклада.

Аннотация – (лат. – примечание, пометка) – краткая характеристика произведения печати (книги, статьи). Аннотация содержит краткие сведения о главном в данной работе. Аннотация обычно включает библиографическое описание, перечень основных вопросов содержания, сведения о вспомогательном и иллюстративном материале. Аннотация должна быть написана доступным языком. Объем аннотации не более 600 знаков (¹/₃ машинописного листа).

Реферат (лат. сообщать, докладывать) – сокращенное изложение содержания научной работы с основными фактическими сведениями и выводами. Отвечает на вопрос, что содержится в данной публикации. Реферат не механический пересказ работы, а изложение ее существа. В реферат могут быть включены цифровые данные, таблицы, графики, чертежи. Обычно реферат включает библиографическое описание, текст, тему, цель работы, методы ее проведения, конкретные результаты, выводы и предложения, область применения. Дополнительные сведения – название учреждения, где выполнена работа, список литературы.

Объем реферата зависит от научной (практической) ценности работы.

Реферативный обзор – краткое обобщение содержания научных работ по определенной теме за какой-то период времени. Как правило, реферативный обзор содержит критическую оценку излагаемого материала, его анализ, поэтому обзор называют аналитическим. Составление аналитического обзора требует высокой специальной квалификации, большой эрудиции.

Отзыв – краткая характеристика научной работы и ее исполнителя. В отзыве, как правило, отмечается актуальность работы, степень разрешения поставленных задач, возможность использования полученных результатов на практике, возможность присвоения исполнителю соответствующей квалификации.

Рецензия (лат. – осмотр, обследование) – это статья в которой критически оценивается какое-либо литературное произведение (например, дипломная работа).

В рецензии, как правило, отражаются следующие вопросы: актуальность темы, правильность методики, анализ содержания материала, достоинства и недостатки, предложения (возможна публикация, соответствие определенным требованиям).

Большую роль в повышении качества подготовки зооинженеров играет выполнение дипломных работ, их подготовка и защита является важной составной частью учебного плана.

Основной целью выполнения дипломной работы является осуществление более тесной связи теории и практики в подготовке выпускника зооинженерного факультета. В задачи выполнения дипломной работы входит приобретение студентом навыков решения конкретных научных и производственных ситуаций в условиях сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности, развитие способностей к самостоятельной работе, а также освоение методик проведения научно-хозяйственных опытов.

Выполнение дипломной работы и ее публичная защита перед государственной экзаменационной комиссией помогает выпускнику, переходящему грань от студента к специалисту, научиться оперировать данными источников литературы по изучаемой теме, сопоставлять их с результатами собственных исследований. Сбор материала, его обработка и анализ полученных данных, построение выводов и предложений помогает будущему специалисту приобрести методические, научно-исследовательские и производственные знания и навыки.

Качество дипломной работы во многом зависит от уровня подготовки студента к самостоятельной исследовательской работе в период всего обучения в вузе, занятий в студенческих научных кружках по индивидуальным планам, участия в выполнении хоздоговорной тематики кафедр под руководством ведущих преподавателей факультета.

Для государственной экзаменационной комиссии дипломная работа, наряду с государственным экзаменом, является главным критерием для оценки профессиональной подготовленности выпускника и присвоения ему квалификации «Зооинженер».