Теория измерений

Цель теории измерений - борьба с субъективизмом исследователя при приписывании численных значений реальным объектам. Так, расстояния можно измерять в метрах, микронах, милях, парсеках и других единицах измерения. Выбор единиц измерения зависит от исследователя, т.е. субъективен. Статистические выводы могут быть адекватны реальности только тогда, когда они не зависят от того, какую именно единицу измерения предпочтет исследователь, т.е. когда они инвариантны относительно допустимого преобразования шкалы.

Теория измерений известна в СССР уже около 30 лет по переводам [62,63]. С семидесятых годов активно работают отечественные исследователи (см. обзор в [1, гл.3]). В настоящее время изложение основ теории измерений включают в справочные издания [47], помещают в научно-популярные журналы [64] и книги для детей [65]. Однако она еще не стала общеизвестной среди специалистов, в частности, среди метрологов. Поэтому опишем одну из задач теории измерений.

Согласно [1,62,63], шкала задается группой допустимых преобразований (прямой в себя). Номинальная шкала (шкала наименований) задается группой всех взаимнооднозначных преобразований, шкала порядка - группой всех строго возрастающих преобразований. Это - шкалы качественных признаков [27]. Группа линейных возрастающих преобразований , задает шкалу интервалов. Группа , определяет шкалу отношений. Наконец, группа, состоящая из одного тождественного преобразования, описывает абсолютную шкалу. Это - шкалы количественных признаков. Используют и некоторые другие шкалы.

Рассмотрим задачу сравнения средних значений для двух совокупностей одинакового объема и . Пусть среднее вычисляется с помощью функции Если

, (13)

то необходимо, чтобы

(14)

для любого допустимого преобразования из задающей шкалу группы Ф. (В противном случае результат сравнения будет зависеть от того, какое из эквивалентных представлений шкалы выбрал исследователь.)

Требование равносильности (13) и (14) вместе с некоторыми условиями регулярности приводят к тому, что в порядковой шкале в качестве средних можно использовать только члены вариационного ряда, в частности, медиану, но нельзя использовать среднее геометрическое, среднее арифметическое, и т.д. [66]. В количественных шкалах это требование выделяет из всех обобщенных средних по А.Н. Колмогорову [67]:

в шкале интервалов - только среднее арифметическое, в шкале отношений - степенные средние [68].

Кроме средних, аналогичные задачи рассмотрены для расстояний [69,70] и мер связи случайных признаков [71, 1].

Приведенные результаты о средних величинах [1, 68] Я.Э.Камень применил в АСУ ТП доменных печей [120]. Л.Д.Мешалкин выступил с критикой требования равносильности условий (13) и (14) и предложил собственную постановку [72].

Велико прикладное значение теории измерений в задачах стандартизации и управления качеством [9], в частности, в квалиметрии [73]. Так, В.В.Подиновский показал, что любое изменение коэффициентов весомости единичных показателей качества продукции приводит к изменению упорядочения изделий по средневзвешенному показателю [74]. Н.В.Хованов развил одну из возможных теорий шкал измерения качества [75].

Теория измерений полезна и в других прикладных областях [76,77].