Эксперимент этапы: Этапы подготовки и проведения эксперимента

Содержание

— 3.2.2.

3.2.2. Этапы моделирования

Моделирование – творческий процесс. Заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить поэтапно в следующем виде (рис.3.1).

Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок может быть убран или усовершенствован. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования.

I этап. Постановка задачи. Под задачей в самом общем смысле понимается некая проблема, которую надо решить. Главное — определить объект моделирования и понять, что собой должен представлять результат.

По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы. К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменяется характеристика объекта при некотором воздействии на него. Такую постановку задачи принято называть “что будет, если.

..”. Вторая группа задач имеет такую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется “как сделать, чтобы…”.

Цели моделирования определяются расчетными параметрами модели. Чаще всего это поиск ответа на вопрос, поставленный в формулировке задачи.

Рис. 3.1. Основные этапы моделирования

Далее переходят к описанию объекта или процесса. На этой стадии выявляются факторы, от которых зависит поведение модели. При моделировании в электронных таблицах учитывать можно только те параметры, которые имеют количественные характеристики.

Иногда задача может быть уже сформулирована в упрощенном виде, и в ней четко поставлены цели и определены параметры модели, которые надо учесть.

При анализе объекта необходимо ответить на следующий вопрос: можно ли исследуемый объект или процесс рассматривать как единое целое или же это система, состоящая из более простых объектов? Если это единое целое, то можно перейти к построению информационной модели.

Если система — надо перейти к анализу объектов, ее составляющих, определить связи между ними.

II этап. Разработка модели. По результатам анализа объекта составляется информационная модель. В ней детально описываются все свойства объекта, их параметры, действия и взаимосвязи.

Далее информационная модель должна быть выражена в одной из знаковых форм. Учитывая, что мы будем работать в среде электронных таблиц, то информационную модель необходимо преобразовать в математическую. На основе информационной и математической моделей составляется компьютерная модель в форме таблиц, в которой выделяются три области данных: исходные данные, промежуточные расчеты, результаты. Исходные данные вводятся “вручную”. Расчеты, как промежуточные, так и окончательные, проводятся по формулам, записанным по правилам электронных таблиц.

III этап. Компьютерный эксперимент. Чтобы дать жизнь новым конструкторским разработкам, внедрить новые технические решения в производство или проверить новые идеи, нужен эксперимент. В недалеком прошлом такой эксперимент можно было провести либо в лабораторных условиях на специально создаваемых для него установках, либо на натуре, т.е. на настоящем образце изделия, подвергая его всяческим испытаниям. Это требует больших материальных затрат и времени. В помощь пришли компьютерные исследования моделей. При проведении компьютерного эксперимента проверяют правильность построения моделей. Изучают поведение модели при различных параметрах объекта. Каждый эксперимент сопровождается осмыслением результатов. Если результаты компьютерного эксперимента противоречат смыслу решаемой задачи, то ошибку надо искать в неправильно выбранной модели или в алгоритме и методе ее решения. После выявления и устранения ошибок компьютерный эксперимент повторяется.

IV этап. Анализ результатов моделирования. Заключительный этап моделирования — анализ модели. По полученным расчетным данным проверяется, насколько расчеты отвечают нашему представлению и целям моделирования. На этом этапе определяются рекомендации по совершенствованию принятой модели и, если возможно, объекта или процесса.

Научные эксперименты — этапы, проведение, результаты, как их проводят, научные открытия

Никуда не деться от желания и необходимости экспериментировать. Именно поэтому человек и сует свой нос во все, что ему интересно. Надо сказать, результат того стоит. Мы многое получили от этого интереса.

Эксперименты — это практическая проверка теоретического предположения. К экспериментам обращаются ученые, чтобы эмпирически проверить верность предположения, а по сложности они могут быть самыми разными: от проверки того, можно ли зажечь свечку под водой и до поиска новых частиц на Большом адронном коллайдере. Как правило, все простейшие эксперименты уже были проведены, и для развития науки придумывают новые, сложные и увлекательные методы проверки гипотез: поиск темной материи, разгон человека до сверхзвуковой скорости, создание сверхпроводников, новых материалов и поиск экзопланет. Именно такие эксперименты нам интересны в первую очередь.

Самое обсуждаемое по теме Научные эксперименты

По данным за 2019 год, в мире насчитывается около 10 тысяч лекарств от разных болезней. Они действительно могут помочь людям полностью избавиться даже от самых страшных заболеваний или хотя бы снять связанные с ними симптомы. При этом, большинство лекарств имеет противопоказания и побочные эффекты — поэтому перед их употреблением необходимо читать инструкцию. Временами ученые выявляют необычные побочные эффекты даже у давно известных и очень популярных лекарств. Например, пару лет назад было выяснено, что парацетамол способен повлиять на поведение человека, сделав его более рискованным. Открытие было сделано во время изучения результатов эксперимента с участием студентов.

О том, что курение вредит человеческому здоровью, знают все — об этом нам говорят отовсюду, предупреждения есть даже на сигаретных пачках. Также общество хорошо проинформировано о вреде пассивного курения, ведь научно доказано, что вдыхание сигаретного дыма при нахождении рядом с курящим человеком тоже причиняет нам вред. А вот о существовании «третичного курения» знают далеко не все — под этим термином подразумевается негативное воздействие на человека воздуха или одежды, которое некогда было загрязнено табачным дымом. О третичном курении все еще мало говорят потому, что его вредность еще не полностью доказана. Однако, недавно ученые провели эксперимент и исправили ситуацию. Итак, чем может быть опасно третичное курение и можно ли ограничить его негативный эффект?

Недавно Китай завершил строительство космической станции «Тяньгун». Теперь это единственная в мире страна, которая имеет собственное место для экспериментов в космосе. Базовый модуль «Тяньхэ» был запущен в 2021 году — он является центром управления станцией и оснащен всем необходимым для стыковки грузовых и пилотируемых кораблей. Летом 2022 года к основному модулю была присоединена лаборатория «Вэньтянь», а в конце октябре стыковку совершил третий модуль «Мэньтянь», который тоже предназначен для проведения экспериментов. Внутри этих модулей члены экипажа будут проводить научные работы с участием как растений, так и животных. Причем речь идет не только о крошечных рыбах и улитках — в будущем туда отправятся обезьяны. При помощи них ученые хотят выяснить, смогут ли побывавшие к космосе люди родить здоровых детей. Звучит круто, не некоторые специалисты считают, что во время экспериментов могут возникнуть проблемы.

В 1971 году в США был проведен психологический эксперимент, который обнажил зверскую жестокость людей. В одном из помещений Стэнфордского университета была создана копия тюрьмы с несколькими камерами. Группа из 24 студентов была разделена на «надзирателей» и «заключенных» — сначала студенты не знали, что делать, но потом вжились в свои роли. Уже на второй день заключенные устроили бунт, но имевшие власть над ними надзиратели быстро его подавили, причем очень жестко. После этого надзиратели начали обращаться со своими друзьями как с настоящими преступниками и даже прибегали к избиениям. Эксперимент должен был длиться две недели, но из-за непредвиденной жестокости, был завершен на шестой день. В XX веке ученые проводили и другие жестокие эксперименты — предлагаем узнать еще о пяти таких исследованиях.

Современному человеку, особенно осенью и зимой, бывает трудно сохранять хорошее настроение. Если поискать инструкции по тому, как быстро улучшить настроение, гугл и другие поисковики рекомендуют прогулки на свежем воздухе, просмотр позитивного фильма и дают другие банальные советы. А если почитать книги про счастье, авторы то и дело предлагают начинать свой день с улыбки — по их словам, подойдет даже натянутая эмоция. На самом деле, эта рекомендация взялась не на пустом месте, ведь еще в 1872 году знаменитый натуралист Чарлз Дарвин говорил, что «даже симуляция эмоции имеет тенденцию пробуждать ее в нашем сознании». Это довольно смелое заявление, поэтому на протяжении многих десятилетий ученые пытаются проверить его на достоверность в ходе экспериментов. Недавно ими было проведено очередное исследование на эту тему — неужели наконец-то удалось доказать или опровергнуть слова Дарвина?

В ближайшее десятилетие человечество хочет полететь на Луну, а потом построить на ней станцию для периодического пребывания людей. Так как любой полет в космос стоит миллионы долларов, ученые хотят как можно сильнее сократить расходы — например, отправляя на земной спутник меньше грузов. Они уже сейчас не хотят доставлять на Луну запасы воды, надеясь, что исследователи смогут добывать этот ценный ресурс прямо на месте. Было бы замечательно, если у людей также была возможность выращивать растения и питаться «лунными» картошкой, морковью и так далее. Недавно появилась новость, что ученые попробуют вырастить растения на Луне уже в 2025 году. Кто же этим займется и как это будет происходить?

Вы когда-нибудь замечали, что во время принятия душа наш мозг начинает работать гораздо лучше? Когда мы расслабляемся и остаемся наедине, ощущая на себе капли воды, на ум порой приходят поистине гениальные мысли. Иногда они просто забавные, но бывает и такое, что возникшие в голове идеи помогают решить очень серьезные проблемы в жизни, которые временами казались непреодолимыми. Ученые уже давно знают об этом феномене и пытаются дать ему точное объяснение путем проведения психологических экспериментов. Недавно ученые провели исследование, в котором в очередной раз доказали, что все это действительно работает. А мы нашли несколько гениальных мыслей, пришедшие людям во время принятия душа

Все люди периодически испытывают стресс — начиная с пандемии 2020 года в этом состоянии находятся многие мужчины и женщины. Когда человек в стрессе, в его теле происходит огромное количество различных процессов. Например, у него повышается частота сердечных сокращений, происходит выброс различных химических веществ в кровеносную систему и многое другое. От окружающих людей стресс можно скрыть, натянув улыбку и просто взяв себя в руки. Однако, от собак нахождение в стрессовом состоянии никак не спрятать — это было доказано в процессе недавно проведенного научного эксперимента. Как оказалось, каждый находящийся в стрессе человек выделяет в окружающее пространство специфические запахи, которые могут уловить только собаки с отличным чутьем. Хорошо, допустим это действительно так, но чем это открытие может быть полезно для общества?

Ученые давно предполагали, что в космосе алмаз не такой редкий камень, как на Земле. Более того, на некоторых планетах Солнечной системы даже идут алмазные дожди. Речь идет о так называемых ледяных гигантах, таких как таких как Нептун, Сатурн и Уран. Предположительно алмазы при определенных условиях образуются в атмосфере, и затем выпадают на поверхность. Однако доказательств этому никаких нет. Выяснить, действительно ли существуют алмазные дожди на этих планетах, можно только одним способом — отправить космический аппарат к одной из них, но это дорого и долго. Также можно получить косвенное подтверждение тому, создав подобные условия на Земле, и посмотреть, образуется ли камень. Именно так ученые и поступили.

Безалкогольный напиток «Кока-кола» был изобретен в конце XIX века и изначально позиционировался как заменитель алкоголя. В состав оригинального напитка входили листья коки и орехи кола с высоким содержанием кофеина — отсюда и берет начало всем известное название. Нынешняя формула напитка является коммерческой тайной, но на протяжении XX века другие компании все же умудрялись выпускать похожие по цвету и вкусу напитки. В июне 2022 года дистрибьютор Кока-колы в России объявил о прекращении продаж на территории страны. Любители газированного напитка этим наверняка огорчены но, может быть, отказ от напитка улучшит их состояние здоровья. Недавно ученые провели эксперимент на мышах и выяснили, что «Кока-кола» делает их менее сообразительными. Есть веские основания предполагать, что так же напиток действует и на людей.

1.3 — Этапы планирования, проведения и анализа эксперимента

Практические шаги, необходимые для планирования и проведения эксперимента, включают: определение цели эксперимента, выбор факторов, выбор ответа, выбор плана, анализ и затем подведение итогов. Это в значительной степени охватывает шаги, связанные с научным методом.

Признание и постановка задачи
Выбор коэффициентов, уровней и диапазонов
Выбор переменной (переменных) ответа
Дизайн на выбор
Проведение эксперимента
Статистический анализ
Выводы и рекомендации

Этот курс в первую очередь касается выбора дизайна. Этот фокус включает в себя все связанные вопросы о том, как мы обращаемся с этими факторами при проведении наших экспериментов.

Обычно мы говорим о «лечебных» факторах, которые представляют для вас наибольший интерес. В дополнение к лечебным факторам существуют неприятные факторы, которые не являются вашей основной задачей, но с ними вам приходится иметь дело. Иногда их называют блокирующими факторами, главным образом потому, что мы пытаемся блокировать эти факторы, чтобы предотвратить их влияние на результаты.

Существуют и другие способы классификации факторов:

Экспериментальные и классификационные факторы

Экспериментальные факторы: Это факторы, которые можно указать (и установить уровни), а затем назначить случайным образом в качестве обработки экспериментальным единицам. Примерами могут быть температура, уровень количества удобрений на акр и т. д. SampleText

Факторы классификации: Они не могут быть изменены или назначены, они идут как метки на экспериментальных единицах. Возраст и пол участников являются классификационными факторами, которые нельзя изменить или назначить случайным образом. Но вы можете выбрать людей из этих групп случайным образом.

Количественные и качественные факторы

Количественные факторы: Вы можете назначить любой заданный уровень количественного фактора. Примеры: процент или уровень pH химического вещества.

Качественные факторы: Эти факторы имеют категории разных типов. Примерами могут быть виды растений или животных, торговая марка в области маркетинга, пол — они не упорядочены или непрерывны, а, возможно, организованы в наборы.

Подумайте о своей собственной области исследований и запишите несколько факторов, имеющих отношение к вашей области исследований? К каким категориям они относятся?

Заранее подключите статистическое мышление к планированию эксперимента! Начало эксперимента до того, как вы обдумаете эти последствия, может иметь катастрофические последствия.

Думайте и экспериментируйте последовательно. Экспериментирование — это процесс, в котором то, что вы знаете, используется при планировании следующего эксперимента, а то, что вы из него узнаете, становится базой знаний для разработки следующего.

Что такое научный метод и как он работает?

По

Гэвин Райт
Трея Лавери, Ассистент редактора

Что такое научный метод?
Научный метод – это процесс объективного установления фактов путем проверки и экспериментирования. Основной процесс включает в себя наблюдение, формирование гипотезы, предсказание, проведение эксперимента и, наконец, анализ результатов. Принципы научного метода могут применяться во многих областях, включая научные исследования, бизнес и технологии.

Этапы научного метода
Научный метод использует ряд шагов для установления фактов или создания знаний. Общий процесс хорошо известен, но особенности каждого шага могут меняться в зависимости от того, что исследуется и кто его выполняет. Научный метод может ответить только на вопросы, которые можно доказать или опровергнуть путем тестирования.
Сделайте наблюдение или задайте вопрос. Первый шаг — наблюдать за чем-то, о чем вы хотели бы узнать, или задать вопрос, на который вы хотели бы получить ответ. Они могут быть конкретными или общими. Вот некоторые примеры: «Я наблюдаю, что общая доступная пропускная способность нашей сети падает в полдень каждый будний день» или «Как мы можем увеличить количество регистраций на нашем веб-сайте?» Если вы потратите время на то, чтобы четко сформулировать вопрос, это поможет вам на последующих этапах.
Собрать справочную информацию.
Это включает в себя исследование того, что уже известно по теме. Это также может включать в себя поиск, если кто-то уже задавал тот же вопрос.
Создайте гипотезу. Гипотеза — это объяснение наблюдения или вопроса. Если это будет доказано позже, это может стать фактом. Вот некоторые примеры: «Наши сотрудники, просматривающие онлайн-видео во время обеда, используют нашу пропускную способность Интернета» или «Посетители нашего веб-сайта не видят нашу регистрационную форму».
Создайте прогноз и выполните тест. Создать проверяемый прогноз на основе гипотезы. Тест должен установить заметное изменение, которое можно измерить или наблюдать с помощью эмпирического анализа. Также важно контролировать другие переменные во время теста. Вот некоторые примеры: «Если мы заблокируем сайты для обмена видео, наша доступная пропускная способность не уменьшится значительно во время обеда» или «Если мы увеличим поле регистрации, на нашем веб-сайте будет регистрироваться больший процент посетителей, чем до изменения».

Проанализируйте результаты и сделайте вывод. Используйте метрики, установленные перед тестом, чтобы увидеть, соответствуют ли результаты прогнозу. Например, «После блокировки сайтов для обмена видео использование пропускной способности снизилось всего на 10 % по сравнению с предыдущим; этого недостаточно, чтобы быть основной причиной перегрузки сети» или «После увеличения размера регистрационного поля. , процент регистраций увеличился с 2% от общего числа просмотров страниц до 5%, что свидетельствует о том, что увеличение окна приводит к большему количеству регистраций».
Поделитесь выводом или решите, какой вопрос задать следующим: Задокументируйте результаты своего эксперимента. Делясь результатами с другими, вы также увеличиваете общий объем доступных знаний. Ваш эксперимент мог также привести к другим вопросам, или, если ваша гипотеза опровергнута, вам может потребоваться создать новую и проверить ее. Например, «Поскольку активность пользователя не является причиной чрезмерного использования полосы пропускания, теперь мы подозреваем, что автоматический процесс запускается каждый день в полдень».
Диаграмма, иллюстрирующая использование научного метода для подтверждения гипотезы
Использование научного метода в технике и компьютерах
Научный метод невероятно ценен в технологии и смежных областях. Очевидно, что он используется в исследованиях и разработках, но также полезен и в повседневной работе. Поскольку почти все можно измерить количественно, проверка гипотез может быть легкой.
Большинство современных компьютерных систем сложны и с трудом поддаются устранению неполадок. Использование научного метода гипотез и проверки может значительно упростить процесс отслеживания ошибок и помочь найти области для улучшения. Это также может помочь при оценке новых технологий перед внедрением.
Использование научных методов в бизнесе
Многие бизнес-процессы выигрывают при использовании научного метода. Изменение бизнес-ландшафта и сложные деловые отношения могут сделать поведение трудно предсказуемым или действовать вопреки предыдущей истории. Вместо того, чтобы использовать интуицию или предыдущий опыт, научный подход может помочь бизнесу расти. Инициатива по работе с большими данными может сделать бизнес-информацию более доступной и простой для тестирования.
Научный метод можно применять во многих областях. Можно анализировать и тестировать показатели удовлетворенности и удержания клиентов. Прибыльность и финансовые показатели могут быть проанализированы, чтобы сформировать новые выводы. Прогнозирование изменения деловой практики и проверка результатов помогут определить и измерить успех или неудачу инициатив.
Использование научного метода в бизнесе
Научный метод — мощный инструмент. Однако, как и любой инструмент, при неправильном использовании он может причинить больше вреда, чем пользы.
Научный метод можно использовать только для проверяемого явления. Это известно как фальсифицируемость. Хотя многое в природе можно проверить и измерить, некоторые области человеческого опыта находятся за пределами объективного наблюдения.
И доказательство, и опровержение гипотезы являются одинаково достоверными результатами проверки. Можно игнорировать результат или ввести предвзятость, чтобы исказить результаты теста таким образом, чтобы они соответствовали гипотезе. Данные, противоречащие гипотезе, не следует сбрасывать со счетов.
Во время тестирования важно контролировать другие переменные и факторы, чтобы не исказить результаты. Несмотря на сложность, неучет их может привести к получению неверных данных. Например, тестирование пропускной способности во время праздников или измерение количества регистраций во время распродажи может привести к появлению других факторов, влияющих на результат.
Еще одна распространенная ошибка — это смешение корреляции с причинно-следственной связью. Хотя может показаться, что две точки данных связаны, не обязательно верно, что одна напрямую зависит от другой. Например, киоск с мороженым в городе переживает спад в самые жаркие дни. Хотя данные могут выглядеть так, что чем жарче погода, тем меньше людей хотят мороженого, реальность такова, что в эти дни больше людей ходят на пляж и меньше в город.
История научного метода
Открытие научного метода не приписывается какому-либо одному человеку, но есть несколько выдающихся личностей, которые внесли свой вклад в его развитие.
Греческий философ Аристотель считается одним из первых сторонников логики и циклов наблюдения и дедукции в письменной истории. Ибн аль-Хайтам, математик, установил строгие методологии проверки в поисках фактов и истины и записал свои выводы.
В эпоху Возрождения многие мыслители и ученые продолжали разрабатывать рациональные методы установления фактов. Сэр Фрэнсис Бэкон подчеркивал важность индуктивных рассуждений. Сэр Исаак Ньютон полагался как на индуктивное, так и дедуктивное мышление, чтобы объяснить результаты своих экспериментов, а Галилео Галилей подчеркивал идею о том, что результаты должны быть воспроизводимыми.
Другие известные участники научного метода включают Карла Поппера, который ввел понятие фальсифицируемости, и Чарльза Дарвина, который известен тем, что использует несколько каналов связи, чтобы поделиться своими выводами.

See also: falsifiability , pseudoscience , empirical analysis , validated learning , OODA loop , black swan event , deep learning .
Последнее обновление: апрель 2022 г.
Продолжить чтение О научном методе
Что такое наука о данных? Полное руководство
Процесс обработки данных: 6 ключевых шагов в области аналитических приложений
Инструменты для проведения тестов безопасности хаоса
Специалист по данным и бизнес-аналитик: в чем разница?
Тест: каков ваш IQ по методам и процессам обработки данных?
цифровая доступность
Цифровая доступность — это разработка технологических продуктов и сред, позволяющая людям с различными ограниченными возможностями не создавать препятствий или иным образом не иметь возможности участвовать в использовании услуги, продукта или функции.
ПоискСеть
восточно-западный трафик
Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.
CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)
Гражданская широкополосная радиослужба, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и …
частный 5G
Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …
ПоискБезопасность
одноразовый пароль на основе времени
Одноразовый пароль на основе времени (TOTP) — это временный код доступа, сгенерированный алгоритмом, который использует текущее время дня как один …
Что такое модель безопасности с нулевым доверием?
Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и . ..
RAT (троянец удаленного доступа)
RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …
ПоискCIO
пространственные вычисления
Пространственные вычисления широко характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.
Пользовательский опыт
Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и реализации продукта, который обеспечит позитивное и …
соблюдение конфиденциальности
Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …
SearchHRSoftware
Поиск талантов
Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса . ..
удержание сотрудников
Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …
гибридная рабочая модель
Гибридная модель работы — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…
SearchCustomerExperience
CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика
Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и представляют…
разговорный маркетинг
Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.
цифровой маркетинг
Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.
No related posts.