Пример констатирующий эксперимент: 1) ;2) ;3) . — EducationTheory.ru

Содержание

эксперимент констатирующий — это… Что такое эксперимент констатирующий?

эксперимент констатирующий: — к развитию психики можно подходить как к явлению, относительно независимому от обучения и воспитания, тогда задачей оказывается констатация связей, складывающихся в ходе развития.

эксперимент естественный
эксперимент лабораторный

Смотреть что такое «эксперимент констатирующий» в других словарях:

Эксперимент констатирующий — определение исходных данных для дальнейшею исследования. Данные этого эксперимента используются для организации других видов эксперимента: обучающего, контролирующего, сравнительного … Исследовательская деятельность. Словарь
ЭКСПЕРИМЕНТ КОНСТАТИРУЮЩИЙ
— – один из основных видов эксперимента, целью которого является изменение одной или нескольких независимых переменных и определение их влияния на зависимые переменные. Э. к. отличается от эксперимента формирующего главным образом целями проведения … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
эксперимент — Предложение человеку по своей воле прожить, испытать, ощутить актуальное для него или пойти на осознанный эксперимент, воссоздав в ходе терапии спорную или сомнительную для него ситуацию (прежде всего в символической форме). Краткий толковый… … Большая психологическая энциклопедия
КОНСТАТИРУЮЩИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ — см. Обучающий эксперимент. Большой психологический словарь. М.: Прайм ЕВРОЗНАК. Под ред. Б.Г. Мещерякова, акад. В.П. Зинченко. 2003 … Большая психологическая энциклопедия
ЭКСПЕРИМЕНТ — (от лат. experimentum – проба, опыт).
1. В психологии – метод, опирающийся на точный учет изменяемых независимых переменных, которые влияют на зависимую переменную (объект Э.). В основе Э. лежит моделирование исследуемого явления в целях его… … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)
Эксперимент (психология) — Эту страницу предлагается объединить с Лабораторный эксперимент (психология) … Википедия
ЭКСПЕРИМЕНТ ОБУЧАЮЩИЙ — – является по форме естественным экспериментом (ибо осуществляется в привычных условиях обучения, где испытуемые могут и не осознавать себя участником специально создаваемой экспериментальной ситуации), по цели – преобразующим экспериментом. Э.о … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Эксперимент — (лат. experimentum – проба, опыт) – 1. процедура проверки какой либо гипотезы в условиях антецедента, то есть контроля независимых переменных и систематического наблюдения за поведением зависимых переменных (изучаемых явлений).
Главное… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Эксперимент — (от лат. experimentum опыт, проба) в педагогике и психологии, один из основных (наряду с наблюдением) методов научного познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности; в психолого… … Педагогический терминологический словарь
ЭКСПЕРИМЕНТ — (от лат. experimentum опыт, проба) в педагогике и психологии, один из основных (наряду с наблюдением) методов науч. познания, при помощи к рого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности; в психол. пед.… … Российская педагогическая энциклопедия

Книги

Развитие психомоторных способностей младших школьников в учебной деятельности монография 2-е издание стереотипное, Безбородова М.. В монографии использован комплекс исследовательских методов: теоретических (теоретико-методологический анализ, обобщение и интерпретация научных данных), эмпирических (наблюдение, беседа,… Подробнее Купить за 280 руб
Развитие психомоторных способностей младших школьников в учебной деятельности, М. А. Безбородова. В монографии использован комплекс исследовательских методов: теоретических (теоретико-методологический анализ, обобщение и интерпретация научных данных), эмпирических (наблюдение, беседа,… Подробнее Купить за 217 руб

2.1 Готовность младших школьников к созданию и использованию жанров портретной зарисовки (организация, ход и результаты констатирующего эксперимента). Личность учителя глазами младшего школьника (на примере сочинения в жанре портретной зарисовки)

Личность учителя глазами младшего школьника (на примере сочинения в жанре портретной зарисовки)

дипломная работа

Для создания сочинения в жанре портретной зарисовки требуются специальные знания об особенностях функционирования данной модели высказывания, а также соответствующие коммуникативно-жанровые умения.

Чтобы проверить правильность поставленной гипотезы исследования, т.е. получить объективные данные, которые позволили бы оценить результативность разработанной методической модели, потребовалось организовать и провести эксперимент.

Мы учитывали, что готовность младших школьников к созданию и использованию жанров портретной зарисовки включает в себя три основных критерия: когнитивный, мотивационный и деятельностный.

Когнитивный критерий включает знания младших школьников о жанре портретной зарисовки, о соответствующих коммуникативно-жанровых умениях.

Мотивационный критерий содержит представления о коммуникативной цели и содержании портретной зарисовки.

Деятельностный критерий определяет особенности использования элементов портретной зарисовки в речевой практике младших школьников.

В настоящей главе представляем программу, ход и результаты опытного обучения, а также выводы об эффективности разработанной методики.

Для организации эксперимента, кроме выявления жанровых особенностей портретной зарисовки, потребовалось установить исходный уровень знаний школьников о специфике портретной зарисовки и соответствующих умений, которые необходимы для коммуникативно-речевой деятельности, связанной с созданием сочинения в жанре портретной зарисовки.

С этой целью был организован и проведен констатирующий эксперимент, в основу которого были положены следующие диагностические методы:

— выполнение практического задания, связанного с необходимостью выбрать из трех текстов текст с элементами портретной зарисовки;

— беседа с учащимися;

— анкетирование «Учитель глазами детей».

Рассмотрим результаты выполнения практического задания.

Текст №1

Дядя Миша очень добр ко мне. Он всегда готов ответить на мои вопросы, помогает мне выполнять домашнее задание. Дядя Миша знает много интересных историй про пиратов и кладоискателей.

Текст №2

Ясным летним днем мы с братом отправились ловить рыбу на пруд. Дорога лежала через березовую рощу. Как же там красиво! Стройные березки шелестели листвой, в ветвях пели птицы, летали бабочки и стрекозы.

Текст №3

Нашу соседку звали тетя Лена. Она была немолодая, но очень красивая, носила длинные цветастые юбки и туфли на каблуках.

Волосы у неё были черного цвета, длинные, тетя Лена всегда их заплетала в две косы.

80% учащихся (20 человек) сказали, что в жанре портретной зарисовки выполнен текст №3. В ходе беседы выяснено, что в данном тексте содержится описание внешности человека, тогда как в тексте №1 описываются качества человека, а в тексте №2 описывается природа.

Анкетирование «Учитель глазами детей»

За основу мы взяли исследование М.М. Рубинштейна. Он проводил анкетное обследование преимущественно среди учащихся московских школ, и его интересовало, «что ученики думают об учителе, как они оценивают те свойства, которые входят в структуру учителя». Вслед за ним мы предложили детям три вопроса:

1) Какой учитель хороший и почему?

2) Какой учитель плохой и почему?

3) Какую профессию Вы намерены для себя избрать в жизни и почему?

На первый вопрос были получены следующие ответы

Хороший учитель:

1. Много знает 2. Чуткий и внимательный 3. Трудолюбивый 4. Добрый, справедливый 5. Интересно, от души объясняет 6. При объяснении видит, кто не понимает, и спешит оказать помощь 7. С веселым характером 8. Не жалуется родителям 9. Во время перемен с нами

Плохой учитель:

1. Невежливый

2. Грубый

3. Всегда злой

4. Вызывает родителей в школу

5. Плохо объясняет уроки.

Итак, анализ научной литературы, текстов-образцов и констатирующего эксперимента позволили установить следующее:

жанр портретной зарисовки является весьма распространенным в речевой практике;

при своей распространенности жанр портретной зарисовки не изучен в научной и методической литературе и существует потребность в создании программы обучения данному жанру.

для определения содержания экспериментальной программы требуется:

учесть лингвистические основы исследования,

литературоведческие основы исследования,

психологические и педагогические сведения,

результаты констатирующего эксперимента.

Таким образом, на основе полученных сведений можно перейти к разработке экспериментальной модели опытного обучения.

2.2 Организация работы по обучению созданию портретной зарисовки

1. Подготовленность речи.

Другой важный параметр в жанровой характеристике портретной зарисовки — особенности высказывания, как известно, портретная зарисовка в письменной форме — полностью подготовленный текст. Адресант тщательно продумывает содержание. Устный же текст может быть частично подготовленным или неподготовленным (то есть спонтанным).

2. По способу предъявления информации в тексте.

По данному параметру в тексте выделяются явные (эксплицитные) тексты и скрытые (имплицитные). Портретная зарисовка — полностью явный (эксплицитный) текст, так как информация раскрывается в самом высказывании. Портретная зарисовка может и скрыто воплощаться в других текстах.

Исследования психического развития ребенка

Краткая характеристика стратегий

Стратегия исследования в науке определяется уровнем развития теории. Это же относится к детской психологии. Там уровень теории предопределяет цели, задачи. Первоначально задачей детской психологии было накопление фактов и расположение их в хронологии. Этой задаче отвечала стратегия наблюдения. До сих пор исследователи пытаются понять, что двигает развитие, но для решения этого вопроса нет объективных возможностей. Несмотря на стихийный характер формирования стратегии наблюдения детского развития, она сформировала базу накопленных фактов, которые нуждаются в систематизации. Т.е. необходимо выделить этапы и стадии развития для того, чтобы выявить тенденции и закономерности процесса, а в конечном итоге понять его причину.

Для того, чтобы решить данные поставленные задачи, психологи применяют стратегию естественно-научный констатирующий эксперимент. Он устанавливает наличие или отсутствие исследовательского события при определенных контролируемых условиях, также эксперимент подвергает анализу количественные характеристики и дает качественное описание.

Эти стратегии нашли широкое применение в детской психологии, но их ограниченность видна, так как они не могут дать ответ о причинах движения развития из-за того, что стратегии не могут активно взаимодействовать в процессе, поэтому изучение идет пассивно.

Замечание 1

На данный момент активно разрабатывается новое стратегическое исследование – стратегия формирования психических процессов. Именно оно позволяет выделить причину развития и служить успешности создаваемого эксперимента.

Все эти стратегии имеют историю, рассмотрим стратегию наблюдения и эксперимента.

История стратегии наблюдения

Изучение детской психологии начиналось с наблюдения. Родители-психологи фиксировали развитие собственных детей. Родительские дневники входят в публикации Прейера В., Пиаже Ж., Мухиной В.С. и др. Исторический очерк метода наблюдения развития ребенка отражен в труде Рыбникова Н.А. «Детские дневники как материал по детской психологии» (1946 год). Работа включает в себя анализ первых зарубежных дневников (Тэн И. 1876г., Дарвин Ч. 1877г., Прейер В. 1882г.), которые стали новым поворотом в изучении развития психики ребенка. Также автор писал о возможности русских психологов претендовать на первенство, та как Симонович А.С. в 1861 году вела регулярное наблюдение за речевым развитием ребенка от рождения до 17 лет.

Мониторинг действий в течение такого длительного периода носил положительный характер. Но данный вид стратегии проводился разными психологами в разных целях, поэтому трудно сравнивать все полученные данные. В первых дневниках не было какой-то единой техники наблюдения, интерпретация была субъективного характера. Например, при фиксировании описывали не факт, а отношение к нему.

Становление стратегии наблюдения объективной системой, было разработано Басовым М.Я. Он считал данную разработку основной детской психологии. Его труд носит естественный характер, так как он использовал карикатуру для описания мониторинга. Автор считал, что исследовательскую работу с детьми должен вести педагог, который наблюдает за ребенком.

Сейчас психологи со скепсисом относятся к данному методу. Как говорил Эльконин Д.Б.

Цитата 1

«Острый психологический глаз важнее глупого эксперимента».

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Метод в виде эксперимента хорош тем, что содержит мысли экспериментатора. Факты, которые были получены в ходе мониторинга, весьма ценны. Например, Штерн В. написал два тома о развитии речи, наблюдая за дочками; Гвоздев А.Н. тоже написал два тома на ту же тему, основываясь на тот же метод, который был применим в отношении сына. В 1925 году в Ленишраде открывается клиника нормального развития детей, руководителем которой был Щелованов Н.М. В больнице наблюдали за детьми 24 часа, благодаря этому были открыты основные факты, которые характеризуют ребенка в первый год жизни. Концепция развития сенсомоторного интеллекта разработана Пиаже Ж., который наблюдал за тремя собственными детьми. В течении 3-х лет изучались подростки одного класса, это способствовало Эльконину и Драгуновой дать психологическую характеристику младшему подростковому возрасту. Психологи из Венгрии Гараи Л. и Кечки М. объяснили развитие дифференциации социальной позиции ребенка в семье. Мухина В.С. впервые описала поведение сыновей-близнецов. Примеров в практике много.

Замечание 2

Следует помнить, что данной стратегией можно определить только поверхностные причины развития.

История стратегии констатирующего эксперимента

Первые попытки эксперимента в области исследований умственного развития детей были сделаны в 20 веке. Министерство просвещения Франции сделало заказ у знаменитого психолога Бине А. на разработку методики отбора детей в специальные школы. В 1908 году стартовало тестовое обследование ребенка, а также появляются измерительные шкалы. Психолог сформировал стандарты задач для каждого возраста. Позже американский ученый Термен Л. предложил формулу для измерения коэффициента интеллекта.

Но нельзя считать, что детская психология вышла на новый уровень. Так как в процессе обследования непонятно, какая из психических способностей исследуется тестами. В 30-е годы советский психолог Аснин В.И. говорил о том, что эксперимент считается надежным в том случае, если ребенок правильно понял задачу. Также раньше ученые считали, что интеллект передается по наследству и не меняется, но оказалось совсем наоборот.

В психологии немало исследований, основанных на тестах, но они подвергаются постоянной критике, так как в них представлен усредненный ребенок как абстрактный носитель психологических свойств, которые были выявлены с помощью метода «поперечных срезов». Т.е. здесь процесс развития представлен в виде равномерно возрастающей прямой линии, а качественные составляющие скрыты. Резкую и объективную критику тестового подхода можно встретить в работе Выготского Л.С.

Увидев недостатки тестов, ученые сформировали дополнение в виде метода лонгитюдного («продольного») изучения. Плюсы:

возможность вычисления индивидуальной кривой развития отдельно взятого ребенка;
возможность установить соответствие развития возрасту;
возможность обнаружения переломных точек на кривой развития.

Минусы:

получив две точки на кривой, нет ответа на вопрос «Что между ними происходит?»;
нельзя проникнуть за феномены;
нельзя понять механизм психических явлений;
факты могут объясняться гипотезами;
в интерпретации фактов нет точности.

Вывод

Экспериментальная методика обеспечивает надежность эксперимента, но не дает ответа на главный вопрос «Что происходит между точками на кривых?» Ответ может дать только стратегия экспериментального формирования психических явлений.

Педагогический Эксперимент В Дипломной Работе Пример – Telegraph

>>> ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ <<<

Педагогический Эксперимент В Дипломной Работе Пример

сайт Суржанской Виктории о воспитании детей с рождения до школы
Научный руководитель дипломной работыНауковий керівник дипломної роботи
Ход выполнения дипломной работыХід виконання дипломної роботи
Тема и план дипломной работыТема і план дипломної роботи

8 комментариев к записи “Проведение и описание педагогического эксперимента”

Экспериментальный раздел дипломной работы – это основная часть самостоятельной работы дипломника над исследованием. В нем детально описывается содержание, формы и методы обучения и воспитания, разработанные и использованные в процессе экспериментального исследования. Таким образом, раскрывается методика научного поиска.
Первый подраздел второго раздела работы посвящается раскрытию вопроса об организации экспериментального исследования, его теоретическим основам и представлению хода и анализа констатирующего этапа педагогического эксперимента. Вначале следует указать, какие теоретические положения положены в основу проведения экспериментальной работы. Потом указывается база проведения исследовательской работы (название, номер дошкольного образовательного учреждения), контингент детей и воспитателей, принимающих участие в эксперименте. Также необходимо определить цель проведения экспериментального исследования, указать, что оно проходило три этапа (констатирующий, формирующий и контрольный), а после – детально остановиться на раскрытии каждого из этапов педагогического эксперимента.
Констатирующий этап экспериментального исследования. Определяется цель констатирующего эксперимента и его задачи. Как правило, задачи касаются изучения и определения критериев и показателей, с помощью которых автор будет судить об уровнях развития явления, которое изучается. После этого определяются и описываются уровни развития педагогического явления, определенного как объект исследования. При этом не следует забывать о ссылках на работы ученых. Полученные данные принято оформлять в таблицы для облегчения восприятия.
Дальше необходимо подобрать адекватные критериям и показателям диагностические задания, которые позволяют определить уровни развития исследуемого явления. Таких заданий может быть 3-5, в зависимости от сложности явления, которое исследуется. Особенное внимание автору следует уделить методам, которые он будет использовать в процессе проведения эксперимента. Методы исследования следует подбирать адекватно предмету, цели, задачам, поскольку именно методы помогут их решить. Методы используют на теоретическом и экспериментальном этапе исследования для решения конкретной задачи, изучения педагогической действительности, установления истины, проверки или опровержения отдельных положений и т. п.
Для получения достоверных результатов необходимо использовать разнообразные методы исследования (наблюдения, беседы, анкеты, проблемные задания, изучение педагогической документации, продуктов детской деятельности и другие). Следует заботиться о достаточно полной и объективной фиксации педагогических фактов, особенностей поведения детей, методических приемов, стиле и тактике работы воспитателя, результатах опросов, решении контрольных заданий и т.п. Запись результатов, как правило, ведут в виде протоколов наблюдений, фрагментов (или полных конспектов) занятий, разного рода испытаний. Математический анализ (в абсолютных цифрах и процентах) обобщается в виде таблиц, графиков, схем. Количественные результаты позволяют определить индивидуальный уровень развития каждого ребенка и типичный для нескольких детей, а также определенные тенденции, возможно, закономерности на основе изучения достоверно значимой выборки фактов. Все это требует дальнейшего качественного анализа, психолого-педагогического объяснения. Для этого количественные показатели, полученные разными методами, сопоставляют, сравнивают, группируют, ранжируют, характеризуют, дают им педагогическое объяснение и разъяснение без преувеличений.
Следующим шагом является описание хода и анализа результатов диагностического (констатирующего) исследования. Здесь следует указывать название диагностического задания, его цель, ход, инструкции для обследуемых. Потом подают развернутый анализ полученных результатов, а также предлагают количественные данные. При этом важно показать типичные особенности выполнения задания, присущие определенным подгруппам обследуемых, определяют определенные тенденции и закономерности. По этому принципу описываются все задания констатирующего эксперимента, после чего через определение среднего арифметического по всем заданиям высчитывают уровень развития по каждому ребенку, а потом и всей группе детей.
В конце подраздела, освещающего вопросы проведения и анализа результатов констатирующего этапа эксперимента, следует сделать выводы о том, как дальше будет проводиться экспериментальная работа, определить путь, которым будет идти исследователь, решая задачи формирующего этапа педагогического эксперимента.
Отдельно следует остановиться на группах обследуемых детей. Распространенной ошибкой дипломников является определение контрольной и экспериментальной группы в начале констатирующего эксперимента. Это неправомерно, поскольку по первому «впечатлению» от групп нельзя сказать, какая из них будет экспериментальной, а какая контрольной. Группы детей одного возраста подбираются равными по количеству, и приблизительно одинаковыми по уровню развития. После проведения диагностического обследования только за качественными показателями можно судить о том, что одна группа является более «сильной» – именно она будет определена как контрольная и в ней специальное экспериментальное обучение с детьми проводиться не будет. Другая группа детей определяется как экспериментальная и именно в ней дальнейшая работа будет проводиться по специально разработанной автором исследования программе. Именно описанию хода работы с этой подгруппой детей будет посвящен следующий подраздел исследования.
Иногда научный руководитель предлагает студенту не определять контрольную и экспериментальную группу, а проводить исследование в одной и той же группе. В этом случае уровни развития каждого ребенка будут сравниваться в начале и в конце экспериментальной работы.
Формирующий этап экспериментального исследования. На этом этапе исследования проверяется ценность разработанной дипломником методики и вероятность сформулированной в начале исследовании гипотезы.
Проверка гипотезы происходит за счет введения в учебно-воспитательный процесс новых условий и методик, а также изучения их влияния на повышение эффективности обучения и воспитания детей. В ходе построения методики и организации формирующего эксперимента целесообразно провести их структурирование и выделить последовательные этапы осуществления работы:
— подготовительный этап – определяются методы и приемы, которые использует исследователь для приобщения детей к необходимому виду деятельности, в котором будет осуществляться дальнейшая работа;
— собственно экспериментальный (основной) этап, в ходе которого будет апробировано содержание учебного материала или новые методы обучения и воспитания (или их комбинация), эффективность использования нестандартных форм организации работы с детьми и т. п. Описывая формирующий эксперимент, необходимо не только показать систему работы и обосновать предполагаемую эффективность использования того или иного элемента влияния педагога на воспитательный процесс и, естественно, на детей. Автору дипломной работы необходимо доказать, чем предлагаемая методика отличается от методики работы в контрольной группе. Важно указывать не только на сложности, возникающие в процессе работы, но и объяснять, почему они возникли, а также какими педагогическими средствами они были решены и устранены.
— заключительный этап формирующей работы должен логически завершить исследовательскую работу, показать достижения на заключительном этапе формирующего эксперимента.
Контрольный этап педагогического исследования. Как правило, этот подраздел повторяет диагностическое обследование детей двух групп на констатирующем этапе. Но теперь его цель – сравнение уровней развития детей в начале и конце экспериментальной работы. Автору необходимо показать преимущества экспериментальной работы над традиционной на основе изменений в развитии детей. Поэтому в этом подразделе важное место занимает обработка и представление качественных и количественных данных в виде описания, таблиц, схем, диаграмм и т.п. Данные контрольного этапа эксперимента обязательно необходимо сравнить с данными констатирующего обследования детей, а также сравнить между собой контрольную и экспериментальную группы. На основе получены данных следует сделать выводы об эффективности использованных методов и приемов воспитания и обучения детей экспериментальной группы.
Важная и нужная статья для всех, кто собирается заняться научной деятельностью, обязательной частью которой есть исследовательская деятельность. Хорошо Вы о студентах заботитесь, Виктория Анатольевна!
ВИКТОРИЯ!
Браво! Блестяще подан материал! Даже мне, техническому специалисту и далекому от Педагогики человеку (правда уже воспитали двоих деток, соискателей степени по 13.00.04) было увлекательно и интересно читать.
Поначалу думал пишет студентка — стиль изложения — юный, научно-популярный, но когда не нашел ни одного лишнего слова, понял: уровень высочайший. Стиль редкого таланта — популяризатора науки — как называли раньше таких ученых, а ведь их в мире можно по пальцам пересчитать.
Считаю Вам надо продолжать, защитить докторскую и радовать дальше читателей.
А как продолжение статьи, желательно было бы привести характерные примеры по направлениям.
С уважением, зам.ген.директора по научной работе УкрНИИ промышленного развития (г.Харьков) А.Завгородний
Большое спасибо за статью, все изложено очень понятно и содержательно. Всё сразу разложилось по полочкам.
Ой, величезне дякую!) Нарешті знайшла матеріал з зрозумілим та доступним викладом)
Спасибо! Очень помогло при написании курсовой работы по методике.
Огромное спасибо. При написании диплома просто находка. Вывели из тупика))

Mail (не будет опубликовано) (обязательно)

Поставьте галочку, если хотите получать уведомления о новых комментариях в этой теме

Проведение и описание педагогического эксперимента
5. Педагогический эксперимент — Как написать выпускную…
Проведение педагогического эксперимента | Примеры работ
Дипломная работа : Формирования… — BestReferat.ru
Описание опытно-экспериментальной части дипломной работы
Тәрбие Тал Бесік Эссе
Реферат Половые Органы
Сочинение По Автобиографической Трилогии Л Толстого Сочуна
Учет Производственных Запасов Курсовая
Воскресная Прогулка Сочинение 10 Предложений

определение констатации по The Free Dictionary

Глагол	1.	установить — установить после расчета, исследования, эксперимента, обзора или исследования; «найти произведение двух чисел»; «Физик, обнаруживший неуловимую частицу, получил Нобелевскую премию» — определение емкости, объема или содержания путем измерения и расчета; «измерить винные бочки» translate — определить аминокислотную последовательность белка во время его синтеза, используя информацию о мессенджере RNArectify — math: определить длину; «исправить кривую» заново определить — исправить, найти или установить заново; последовательность «физики переопределили постоянную Планка» — определить порядок составляющих в; «Они секвенировали геном человека»: выясняют, узнают, учатся, наблюдают, определяют, видят, проверяют — узнают, учатся или определяют с уверенностью, обычно путем запроса или других усилий; «Я хочу посмотреть, говорит ли она по-французски»; «Посмотрите, работает ли»; «узнать, говорит ли он по-русски»; «Проверить, уходит ли поезд вовремя» refract — определить преломляющую силу (линзы) обнаружить, найти — сделать открытие, сделать новую находку; «Рентген открыл рентгеновские лучи»; «Физики полагают, что они обнаружили новую элементарную частицу» — определение количества чьих-либо долей; место, местонахождение — определение или указание места, участка или границ, как если бы с помощью прибора или путем опроса; «Наше зрение позволяет нам находить объекты в пространстве»; «Определить границы собственности»
	2.	выяснить — будь осторожен или обязательно что-то делать; в чем-то убедиться; «Он подтвердил, что клапаны были закрыты»; «Смотри, чтобы занавески закрылись»; вычитка «контроля качества продукции», вычитка ошибок; Элемент «Я должен вычитать свои рукописи» — проверить, используя дублирующий регистр для сравнения; проверка «контролировать счет» — проверить, проконсультировавшись с источником или авторитетом; «проверьте правописание этого слова»; перекрестная проверка «проверяйте факты» — проверяйте противоречивые источники; перепроверьте факты, например, карту — попросите кого-нибудь установить личность, чтобы определить, достаточно ли он или она взрослые, чтобы употреблять спиртные напитки; Выборочная проверка «Меня поймали, когда я пытался купить пиво!» — отбирают случайные образцы для исследования, чтобы гарантировать высокое качество проверить — подтвердить истинность; «Убедитесь, что двери закрыты»; «проверить заявление» установить, узнать, изучить, посмотреть, определить, увидеть, проверить — выяснить, узнать или определить с уверенностью, обычно путем запроса или других усилий; «Я хочу посмотреть, говорит ли она по-французски»; «Посмотрите, работает ли»; «узнать, говорит ли он по-русски»; Покрытие «Проверить, уходит ли поезд вовремя» — постоянно проверять; особенно патрулированием; «Второй офицер накрыл верхний этаж» проверить, контролировать — проверить или отрегулировать (научный эксперимент), проводя параллельный эксперимент или сравнивая с другим эталоном; «Вы контролируете температуру?»
	3.	установить — выяснить, узнать или определить с уверенностью, обычно путем запроса или других усилий; «Я хочу посмотреть, говорит ли она по-французски»; «Посмотрите, работает ли»; «узнать, говорит ли он по-русски»; «Проверить, уходит ли поезд вовремя» — установить, определить, узнать, найти — установить после расчета, исследования, эксперимента, опроса или исследования; «найти произведение двух чисел»; Тест «Физик, обнаруживший неуловимую частицу, получил Нобелевскую премию» — определение наличия или свойств (вещества)
	4.	установить — узнать или узнать с уверенностью цена — узнать или узнать цену; «Вы в последнее время устанавливали цены на персональные компьютеры?»

выяснить в предложении | Примеры предложений по Кембриджскому словарю

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.

Восприимчивость к ревматической лихорадке была установлена из-за низкого качества записей в предыдущие годы.

Однако все они уязвимы для программных ошибок в любое время, поэтому необходимо установить ответственность компаний-разработчиков программного обеспечения.

Кроме того, совместное воздействие загрязнителей и паразитизма на иммунную систему хозяина не установлено.

Во-первых, выборка проверяется эпидемиологически, что устраняет возможные предубеждения, связанные с обращением за лечением.

Каждое условие выяснялось отдельным вопросом.

Слова обозначают основные значения, и именно эти внутренние значения — психические состояния персонажей — должны быть установлены и переданы зрителю.

Он устанавливает определенные различия в природе знаков и их социальных функциях и подчеркивает, что знаки определяются их системами.

Однако на сегодняшний день влияние кишечного взрослого цепня на миграцию лейкоцитов из пронефроса не установлено.

Оценка метода семейной истории для установления психических расстройств.

Ответ на этот вопрос невозможно установить с первого взгляда даже по физическим причинам.

Однако взаимосвязь между рэпом и canzone d’autore, помимо этой общей конвергенции в нечетко определенной оппозиционной молодежной культуре, еще предстоит установить.

Установлено местонахождение и ремонт недавних разрывов водопровода.

Там, где не было выявлено значительного финансирования для создания проекта и текущих операций, разработчики проекта несли более высокие затраты на поиск.

Есть несколько способов, с помощью которых влияние общих экологических эффектов может быть установлено и минимизировано при анализе природных популяций.

Как можно обеспечить вертикальное и горизонтальное равенство по всей стране?

Также необходимо установить взаимодействие с другими факторами, действующими в поле (в частности, влажностью и анаэробными условиями).

Даже простейших и наиболее достоверно установленных явлений обработки информации человеком достаточно, чтобы проиллюстрировать основные положения настоящего аргумента.

Можно констатировать определенную «семейность» советов: некоторые фамилии появляются в списках из поколения в поколение.

Было установлено предыдущее и текущее место жительства, чтобы можно было сделать поправку на миграцию.

Анализ последовательности вида сверху был сосредоточен на установлении значимых масштабов стоячей поперечно-вихревой трубы и изменений во времени ее формы.

Адекватность пространственного разрешения также может быть определена по спектрам.

Можно лучше определить истинное артериальное давление, но, кроме того, можно установить суточный ритм и краткосрочную изменчивость.

Следующая серия экспериментов устанавливает влияние изменений величины и формы топографического объекта.

Выявляются проблемы, связанные с привязанностью, а также их чувства к ребенку и его поведению.

Трудно определить, насколько велика или значительна эта недооценка.

Он совершает набег на два нерешенных академических спора: отношения между рыночной реформой и демократизацией и степень, в которой могут быть установлены «эффекты СМИ».

Частота психических расстройств в группе клинического исследования подростков с крайним ожирением и среди подростков с ожирением, установленная с помощью популяционного исследования.

Более того, эта двойная панель, будучи комиссией добровольцев, систематически не определялась из записей о рождении, и хорошо образованные люди могут быть перепредставлены.

В этом втором исследовании мы непосредственно изучаем роль одного методологического фактора — использования отчетов пробандов-информаторов при установлении относительного диагноза.

Основным методологическим ограничением исследования было использование ретроспективных методов для установления детского опыта и психопатологии.

В случае наступления смерти причина смерти выяснялась из свидетельства о смерти.

Статус курения также был установлен, и выборка была разделена на никогда не куривших, бывших и нынешних курильщиков.

Здравый смысл подсказывает, что результаты будут лучше, поскольку когорты будут определены с меньшим предвзятым отношением к более тяжелым, повторяющимся случаям с менее осложняющими сопутствующими заболеваниями.

Оба были установлены в начале 1990-х годов и наблюдались в течение 5-6 и 8-10 лет соответственно.

Следовательно, наши результаты не могут быть обобщены на галлюцинации, установленные клиницистами.

Короче говоря, проблема определения степени изменения не решена.

В то же время первичный импортер и дистрибьютор для каждого бренда был установлен путем неформального опроса розничных торговцев.

Мертворождения были установлены из акушерского анамнеза или, в случае поздних мертворождений, во время родов.

Мое обсуждение, однако, применимо к любой правовой системе, в которой моральные принципы фигурируют в числе критериев установления права.

Только принимая во внимание ожидания, можно установить полное влияние институтов на поведение.

Однако абсолютный уровень желаемых или необходимых расходов не может быть определен по такому количеству.

Через некоторое время он был внезапно разбужен «ревущим» звуком, который, как он определил, исходил от огня.

Только так можно установить, действительно ли машина сокращает человеческий труд.

Удовлетворение целей исследования подтверждается не в частном порядке, а путем оценки общих ценностей и стандартов.

Смысл этого выражения не может быть установлен.

Обычно для определения местоположения используются датчики, позволяющие определить положение робота.

Пропорция каждого директора должна «быть определена путем разделения всей потери между целым числом директоров, несущих ответственность за ее возмещение» (разд.15).

Статический тест на столкновение определяет, сталкивается ли робот в определенной конфигурации.

Также необходимо убедиться в безопасности процедуры.

В качестве дополнительного ограничения настоящего расследования можно утверждать, что поступление было установлено на основе выполнения только одной оценочной задачи.

Можно ли установить их роль в структуре и функции клетки?

Смысл музыкальных представлений зависит от того, какая музыка на каком мероприятии исполнялась, что никогда не бывает легким.

Затем они должны были быть признаны «пригодными для трудоустройства», что было более субъективным определением, а их уровень квалификации должен был быть определен и оценен.

Короче говоря, можно констатировать следующие факты.

На рисунке 13 показаны этапы проверки соответствия отдельного дерева программ, которые могут возникнуть во время выполнения генетического программирования.

Атмосферную влажность измеряли с помощью гигроскопов для волос, которые вставляли в места, удостоверяясь, что личинка присутствует.

Кому предлагаются пакеты и из чего они состоят, корректируются по мере того, как работодатель определяет, какое давление необходимо.

Были установлены два показателя, отражающих экономическое положение микрорайона.

Повседневные разговоры обычно имеют наложения, дублирование и многословие, однако конкретные темы осознания, внимания и ожидания были установлены, различены, определены и уточнены.

Уровень был установлен путем изучения того, в какой степени информанты считали себя имеющими реальный выбор в отношении аспектов своей повседневной жизни.

Во-вторых, рандомизация перед вмешательством увеличила вероятность того, что факторы пренатального риска, которые невозможно установить, были равномерно распределены между группами вмешательства и контрольной группой.

Сам клятвенный, в отсутствие других указаний, должен был использовать «разумную свободу действий» при выяснении значения клятвы.

Однако, несомненно, следует также поддерживать процесс определения альтернативных вариантов конструкции.

Самой утомительной частью этого исследования было выяснение местонахождения этих компаний и их основателей почти через три десятилетия после их регистрации.

Обоснованность этой процедуры выявления субъектов, чувствительных к амальгаме, была подтверждена в ходе полуструктурированного интервью.

Нулевая гипотеза о нулевой межгрупповой разнице в средней мощности ответа была проверена путем сравнения коэффициента с его непараметрически установленным нулевым распределением.

Для решения этой проблемы не было систематически подтвержденных данных по биполярным образцам, что явно требует дальнейшего исследования.

Следовательно, установлено, что если не скрывать свое богатство, уживаться со своими односельчанами не удастся.%!

Возраст собаки был установлен путем тщательного опроса владельца и, в некоторых случаях, подтвержден местной лицензией на собаку.

Количество случаев менингококковой инфекции по общежитию было установлено ранее [5].

Только у одного из них была какая-либо конкретная история психиатрической уязвимости, установленная на основе изучения историй болезни, справочного письма и исследовательского интервью.

Объектом исследования была объективная оценка достоверности установления личности по почерку.

Механизмы, с помощью которых этот процесс влияет на уровни доверия, конечно, нельзя установить непосредственно на основе представленных здесь совокупных свидетельств.

Даже правительствам трудно точно определить, что граждане думают о их политике как из-за, так и вопреки их политике.

Качественный показатель идентифицирует его отдельные типы, устанавливая формальные и / или неформальные характеристики этих групп.

Очевидно, есть качества, которые можно определить как визуально, так и тактильно, например, гладкость и шероховатость кожи.

Целью является установление того, к каким рискам уязвимо лицо, а затем выяснение мер, необходимых для разрешения ситуации.

Физиологическая роль этих переносчиков не установлена.

Путем демонстрации наших результатов, основанных на записях о повторяющихся участках площадью 1 га, была установлена связь мелкомасштабной среды обитания со свойствами почвы в вересковых лесах.

Точную дату аннуитета уже нельзя определить заранее.

Поскольку ток активации практически одинаков от одного яйца к другому, можно определить отклонения тока из-за добавления фиксаторов.

Однако роль скорости речи в таких суждениях не выяснена.

В любом случае такая деятельность имеет то преимущество, что она достаточно конкретна, и ее важность может быть обоснованно установлена путем тщательной исторической реконструкции.

Вместо этого возникли трудности, связанные с установлением платежеспособности должника и принуждением его к оплате.

Прежде всего, необходимо выяснить желания и чувства ребенка и принимать во внимание все принимаемые решения.

Экономику можно разделить на несколько секторов, и можно определить чистую стоимость каждого из них — физический плюс финансовые активы минус финансовые обязательства.

Импульс нельзя определить, наблюдая за установившейся скоростью тела, если не известна его масса.

В научной методологии место предсказания в установлении эмпирической адекватности научных теорий подчеркивалось за счет их объяснительной ценности.

Оценка первоначальной правдоподобности таких теорий в основном включает установление того, являются ли они продуктом здравого абдуктивного рассуждения.

Статус работы с полной занятостью определялся путем опроса респондентов, сколько часов они работали каждую неделю, причем 35 или более часов означали полную занятость.

Когда было установлено, при каких температурах было замечено максимальное количество каждого вида, после этого производился подсчет при достижении этих условий.

Установлено, что продолжительность взрослой жизни бабочки сравнительно коротка.

Таким образом можно выяснить все возможные ответы.

Заявления о наблюдении могут быть подтверждены любым наблюдателем при нормальном использовании органов чувств.

Мы убедились в этом, выполнив серию экспериментов с жидкостями, содержащими разные растворенные вещества и, следовательно, с различным поверхностным натяжением, при сохранении всех остальных параметров постоянными.

Опять же, этот одноразовый прототип подтверждается с помощью обзоров и этапов.

Затем альтернативный аргумент сравнивается с исходным построенным аргументом и выясняется его обоснованность.

Определить в предложении (особенно хорошее предложение, например, цитата, пословица …)

(1) Я собираюсь на номер выяснить истину .

(2) Было приказано провести вскрытие, чтобы попытаться установить причину смерти.

(3) Полиция пытается установить, что произошло на самом деле.

(4) бывает трудно установить факты.

(5) Вы должны выяснить уровень страховой защиты от компании по аренде автомобилей.

(6) Найдите время, чтобы выяснить, какие услуги предоставляет ваш банк и по какой цене.

(7) Были проведены испытания для , чтобы установить, снизился ли уровень загрязнения .

(8) Не могли бы вы уточнить , придет ли она на встречу?

(9) Мы должны установить обычные обычаи местных жителей и принять соответствующие меры.

(10) полиции пока не удалось установить причину взрыва.

(11) Тесты на устанавливают отца ребенка .

(12) Ганди постарался установить все факты.

(13) Патетическая попытка использовать прото-научные методы , чтобы установить , а затем постигнуть трансцендентное.

(14) Читатели должны выяснить, как их собственный центральный банк определяет денежную массу.

(15) читатели должны выяснить ситуацию с конвертируемостью бумажных денег в своих странах.Sentencedict.com

(16) Он подтвердил, что сотрудники все еще пытались выяснить, что было похищено, .

(17) Юрист должен выяснить причины, по которым клиент выбрал вашу фирму, и при необходимости направить подтверждение рекомендующим источникам.

(18) Позиция теперь должна была быть пересмотрена, чтобы удостовериться в том, что , наконец, должно быть увеличено и поддержано производство.

(19) Насколько нам удалось установить , наш клиент не причастен ни к чему противозаконному.

(20) Консультант может затем выяснить , понял ли клиент информацию о вариантах лечения.

(21) Соответственно, будет проведена оценка , чтобы убедиться, что эффективны превентивные меры.

(22) не удавалось напрямую установить , сколько галогеновых фрагментов оказалось на футбольном мяче.

(23) Таким образом, учитель сможет выяснить, насколько ребенок понимает то, что он читает.

(24) Швейцарская компания предлагает помощь экологическим инвесторам, отправляя команды вокруг заводов по номеру , чтобы убедиться в их экологичности .

(25) Трудно установить географическое распространение отрасли в 16 веке , так как большая часть этого плохо зафиксирована.

(26) Три также обозначают отношения внутри нуклеарной семьи, и попытки установить , где один из них подходит.

(27) Правозащитные группы требуют вскрытия , чтобы установить причину его смерти.

(28) В Палату депутатов внесено постановление о проведении расследования по делу для установления фактов.

(29) Будет моя правая хон. Друг согласен поговорить с музеем, чтобы узнать , чтобы выяснить, сможет ли он помочь ему в заполнении пробела?

(30) Когда Булстроуд ушел из правления больницы, Доротея вызывает Лидгейт за советом, а также к , чтобы выяснить истину .

Тесты статистической значимости

Тесты статистической значимости
PPA 696 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ИСПЫТАНИЯ НА ЗНАЧЕНИЕ
Что такое тесты на значимость
шагов в статистическом тестировании Значение
1) Выскажите гипотезу исследования
2) Сформулируйте нулевую гипотезу
3) Ошибки типа I и типа II
Выберите вероятность уровня ошибки (альфа-уровень)
4) Тест хи-квадрат
Расчет хи-квадрат
Степени свободы
Распределительные столы
Интерпретировать результаты
5) Т-тест
Рассчитать Т-тест
Степени свободы
Распределительные столы
Интерпретировать результаты
Отчетные испытания статистических Значение
Заключительные комментарии
Что такое тесты на значимость
По поводу любых предполагаемых отношений возникают два вопроса. между двумя переменными:
1) какова вероятность того, что связь существует;
2) если да, то насколько сильна связь
Есть два типа инструментов, которые используются для решения эти вопросы: первый рассматривается с помощью тестов на статистическую значимость; а второй решается Мерами ассоциации.
Тесты на статистическую значимость используются для решения вопрос: какова вероятность того, что мы думаем об отношениях между двумя переменными — это действительно случайность?
Если мы выбрали много выборок из одной и той же совокупности, найдем ли мы такую же взаимосвязь между этими двумя переменными в каждый образец? Если бы мы могли провести перепись населения, мы бы тоже обнаруживают, что эта взаимосвязь существует в популяции, из которой был нарисован? Или наш поиск произошел случайно?
Тесты на статистическую значимость говорят нам, что вероятность состоит в том, что отношения, которые, как мы думаем, мы нашли, обусловлены только к случайной случайности.Они говорят нам, какова вероятность того, что мы будем делает ошибку, если мы предполагаем, что мы обнаружили, что связь существует.
Мы никогда не можем быть полностью уверены на 100%, что отношения существует между двумя переменными. Слишком много источников ошибок, чтобы их контролируемые, например, ошибка выборки, предвзятость исследователя, проблемы с надежность и обоснованность, простые ошибки и т. д.
Но используя теорию вероятностей и нормальную кривую, мы можем оценить вероятность ошибиться, если предположим, что наш вывод отношения верны.Если вероятность ошибиться мала, то мы говорим, что наше наблюдение за отношениями является статистически значимым находка.
Статистическая значимость означает наличие хорошего шанс, что мы правы, обнаружив, что существует связь между две переменные. Но статистическая значимость — это не то же самое, что практическая. значение. Мы можем получить статистически значимый результат, но последствия этого открытия могут не иметь практического применения.Исследователь всегда должен проверять статистическую и практическую значимость любых результатов исследования.
Например, мы можем обнаружить, что существует статистически значимая взаимосвязь между возрастом гражданина и удовлетворенностью городские службы отдыха. Возможно, пожилые люди удовлетворены на 5% меньше чем более молодые жители с городскими службами отдыха. Но это 5% большой достаточно ли разницы, чтобы беспокоиться?
Часто, когда различия небольшие, но статистически значительный, это связано с очень большим размером выборки; в выборке меньшего размера, различия не будут статистически значимыми.
шагов в тестировании для Статистическая значимость 1) Сформулируйте гипотезу исследования.
2) Сформулируйте нулевую гипотезу
3) Выберите уровень вероятности ошибки (уровень альфа)
4) Выберите и вычислите критерий статистической значимости
5) Интерпретировать результаты
1) Выскажите гипотезу исследования
Гипотеза исследования утверждает ожидаемые отношения между двумя переменными.Это может быть указано в общих чертах или может включать размеры направления и величины. Например,
Общие: Продолжительность программы профессионального обучения зависит от скорости трудоустройства обучающихся.
Направление: Чем длиннее программа обучения, тем выше ставка работы размещение стажеров.
Масштаб: более длительные программы обучения позволят вдвое больше стажеров пройти обучение. вакансии как более короткие программы.
Общие: на оплату аспиранта влияет пол.
Направление: Ассистентам-мужчинам платят больше, чем аспирантам-женщинам. помощники.
Величина: женщинам-ассистентам-выпускникам платят менее 75% от зарплаты мужчин. аспирантам оплачивается.
2) Сформулируйте нулевую гипотезу
Нулевая гипотеза обычно утверждает, что нет никакой связи между двумя переменными.Например,
Нет никакой связи между продолжительностью программы профессионального обучения. и уровень трудоустройства стажеров.
На оплату труда ассистента не влияет пол.
Нулевая гипотеза может также утверждать, что отношение Предложенная в исследовании гипотеза не соответствует действительности. Например,
Более длительные программы обучения приведут к тому, что в вакансии как более короткие программы.
Женщинам-ассистентам-выпускникам платят не менее 75% от зарплаты выпускников-мужчин. помощники оплачиваются.
Исследователи используют нулевую гипотезу в исследованиях, потому что проще опровергнуть нулевую гипотезу, чем доказать исследование гипотеза. Нулевая гипотеза — это «соломенный человек» исследователя. То есть, легче однажды показать, что что-то ложно, чем показать, что что-то всегда правда.Легче найти опровергающие доказательства против нулевую гипотезу, чем найти подтверждающие доказательства гипотезы исследования.
3) ОШИБКИ ТИПА I И ТИПА II
Даже в самом лучшем исследовательском проекте всегда есть возможность (надеюсь, небольшая) того, что исследователь сделает ошибку относительно взаимосвязи между двумя переменными. Есть два возможных ошибки или ошибки.
Первая называется ошибкой типа I.Это происходит, когда исследователь предполагает, что связь существует, когда на самом деле доказательства в том, что это не так. В случае ошибки типа I исследователь должен принять нулевую гипотезу и отвергайте исследовательскую гипотезу, но происходит обратное. Вероятность совершения ошибки типа I называется альфой.
Вторая называется ошибкой типа II. Это происходит когда исследователь предполагает, что отношений не существует, когда на самом деле свидетельство того, что это так.В случае ошибки типа II исследователь должен: отклонить нулевую гипотезу и принять гипотезу исследования, но происходит обратное. Вероятность совершения ошибки типа II называется бета.
Как правило, уменьшение возможности совершения ошибка типа I увеличивает вероятность совершения ошибки типа II и наоборот, уменьшая вероятность совершения ошибки типа II. увеличивает вероятность совершения ошибки типа I.
Обычно исследователи стараются свести к минимуму ошибки типа I, потому что, когда исследователь предполагает, что отношения существуют, когда на самом деле нет, может быть хуже, чем раньше.При ошибках типа II исследователь упускает возможность подтвердить, что отношения существуют, но нет хуже, чем раньше.
В этом примере, какой тип ошибки вы бы предпочли зафиксировать?
Гипотеза исследования: Эль-Ниньо снизило урожайность в графстве X, в результате чего он имеет право на государственную помощь при стихийных бедствиях.
Нулевая гипотеза: Эль-Ниньо не привело к снижению урожайности в графстве X, в результате чего он не имеет права на государственную помощь при стихийных бедствиях.
Если допущена ошибка типа I, предполагается, что округ иметь право на помощь при стихийных бедствиях, когда на самом деле это не так (нулевая гипотеза должен быть принят, но отклонен). Правительство может тратить фонды для оказания помощи при стихийных бедствиях, когда этого не следует делать, и могут быть повышены налоги.
Если допущена ошибка типа II, то Округ считается неприемлемым для оказания помощи при стихийных бедствиях, когда действительно имеет право (нулевая гипотеза должна быть принята, но она отвергается).Правительство могут не тратить средства на оказание помощи при стихийных бедствиях, когда это необходимо, и фермеры могут уйти к банкротству.
В этом примере, какой тип ошибки вы бы предпочли зафиксировать?
Гипотеза исследования: новый препарат лучше лечит сердечные приступы, чем старый наркотик
Нулевая гипотеза: новый препарат лечит сердечные приступы не лучше, чем старый наркотик
Если допущена ошибка типа I, то новое лекарство считается лучше, хотя на самом деле это не так (нулевая гипотеза должна быть принятым, но отклоненным).Людей можно лечить новым препаратом, когда им было бы лучше со старым.
Если допущена ошибка типа II, то новое лекарство считается не лучше, когда действительно лучше (нулевая гипотеза должно быть отклонено, но принято). Людей нельзя лечить новый препарат, хотя им будет лучше, чем со старым.
ВЫБЕРИТЕ ВЕРОЯТНОСТЬ УРОВНЯ ОШИБКИ (АЛЬФА-УРОВЕНЬ)
Исследователи обычно указывают вероятность совершения ошибка типа I, которую они готовы принять, т.е.е., значение альфа. В социальных науках большинство исследователей выбирают альфа = 0,05. Это означает что они готовы согласиться с вероятностью 5% создания Типа I ошибка, предполагающая, что связь между двумя переменными существует, когда она действительно нет. Однако в исследованиях, связанных с общественным здравоохранением, альфа 0,01 нет ничего необычного. Исследователи не хотят иметь вероятность ошибались более чем в 0,1% случаев или один раз из тысячи.
Если связь между двумя переменными сильный (по оценке Меры ассоциации), и выбранный уровень для альфы есть.05, то средний или небольшой размер выборки обнаружит это. В качестве отношения становятся слабее, и / или по мере того, как уровень альфа становится меньше, Для достижения статистических результатов исследования потребуются более крупные выборки. значение.
4) Тест хи-квадрат
Для номинальных и порядковых данных используется хи-квадрат как тест на статистическую значимость. Например, мы предполагаем, что там это взаимосвязь между типом обучающей программы, которую вы посещаете, и Успешность трудоустройства обучаемых.Мы собираем следующие данные:

Тип обучения: Номер посещающих обучение
Профессиональное образование 200
Обучение навыкам работы 250
Итого 450

Есть ли место на работе? Количество обучаемых
Есть 300
№ 150
Итого 450
Для вычисления хи-квадрат таблица, показывающая сустав необходимо распределение двух переменных:
Таблица 1.Трудоустройство по типу обучения (наблюдаемая частота)
Есть ли место на работе?
Тип обучения
Профессиональное
Образование рабочих навыков
Обучение Всего
Есть 175 125 300
№ 25 125 150
Итого 200 250 450
Квадрат Хи вычисляется путем рассмотрения различных части стола.«Ячейки» таблицы — это квадраты посередине. таблицы, содержащей полностью закрытые числа. Клетки содержат частоты, которые встречаются в совместном распределении двух переменные. Частоты, которые мы на самом деле находим в данных, называются «наблюдаемые» частоты.
В этой таблице ячейки содержат частоты для стажеров профессионального образования, устроившихся на работу (n = 175) и не устроившихся получить работу (n = 25), а также частота стажеров по профессиональным навыкам, получивших работу (n = 125) и кто не устроился на работу (n = 125).
Столбцы и строки «Итого» таблицы показывают предельные частоты. Граничные частоты — это частоты, которые мы бы обнаружили, если бы смотрели на каждую переменную отдельно. Например, мы видим в столбце «Итого», что 300 человек получили работу и 150 человек, которые этого не сделали. В строке «Итого» мы видим, что было 200 человек проходят профессиональную подготовку и 250 человек работают по специальности. обучение.
Наконец, есть общее количество наблюдений во всей таблице, названной Н.В этой таблице N = 450.
Вычислить хи-квадрат
1) отображать наблюдаемые частоты для каждой ячейки
2) рассчитать ожидаемые частоты для каждой ячейки
3) вычислить для каждой ячейки ожидаемую минус наблюдаемую частоту в квадрате, деленное на ожидаемую частоту
4) все результаты для всех ячеек
Чтобы найти значение Хи-квадрат, сначала предположим, что что нет никакой связи между типом обучающей программы, которую вы посещали и был ли стажер устроен на работу.Если мы посмотрим на общую сумму столбца, мы видим, что работу нашли 300 из 450 человек, или 66,7% от общего числа людей. на тренинге устроился на работу. Мы также видим, что 150 человек из 450 не найти работу, или 33,3% от общего числа обучающихся не нашли работу.
Если не было связи между типами программа посещала и успех в поиске работы, то мы ожидаем 66,7% обучающихся по обоим типам программ обучения для трудоустройства, и 33,3% обоих типов программ обучения, чтобы не устроиться на работу.
Первое, что делает Chi Square — вычисляет «ожидаемые» частоты для каждой ячейки. Ожидаемая частота — это частота которые мы ожидали бы появиться в каждой ячейке, если бы не было связи между типом программы обучения и трудоустройством.
Способ расчета ожидаемой частоты ячеек состоит в умножении суммы столбца для этой ячейки на сумму строки для этой ячейку и разделите на общее количество наблюдений для всей таблицы.
Для ячейки верхнего левого угла умножьте 200 на 300 и разделите на 450 = 133,3
Для ячейки в нижнем левом углу умножьте 200 на 150 и разделите на 450 = 66,7
Для ячейки в верхнем правом углу умножьте 250 на 300 и разделите на 450 = 166,7
Для ячейки в правом нижнем углу умножьте 250 на 150 и разделите на 450 = 83,3
Таблица 2. Трудоустройство по типу обучения (ожидаемая частота)
Есть ли место на работе?
Тип обучения
Профессиональное
Образование рабочих навыков
Обучение Всего
Есть 133.3 166,7 300
№ 66,7 83,3 150
Итого 200 250 450
В этой таблице показано распределение «ожидаемых» частот, то есть частоты ячеек, которые мы ожидали бы найти, если бы не было связи между типом обучения и трудоустройством.
Обратите внимание, что Хи-квадрат не является надежным, если какая-либо ячейка в таблице непредвиденных обстоятельств имеет ожидаемую частоту менее 5.
Чтобы вычислить хи-квадрат, нам нужно сравнить оригинал, наблюдаемые частоты с новыми ожидаемыми частотами. Для каждой ячейки выполняем следующие расчеты:
a) Вычтите значение наблюдаемой частоты из значения ожидаемая частота
б) возвести результат в квадрат
c) разделите результат на значение ожидаемой частоты
Для каждой ячейки выше,

f _e — f _o (f _e — f _o) ² [(f _e — f _o) ²] / f _e Результат
(133.3 — 175) (133,3 — 175) ² [(133,3 — 175) ²] / 133,3 13,04
(66,7 — 25) (66,7 — 25) ² [(66,7 — 25) ²] / 66,7 26,07
(166,7 — 125) (166,7 — 125) ² [(166,7 — 125) ²] / 166.7 10,43
(83,3 — 125) (83,3 — 125) ² [(83,3 — 135) ²] / 83,3 20,88

Чтобы вычислить значение хи-квадрат, сложите результаты для каждой ячейки — Итого = 70,42
СТЕПЕНИ СВОБОДЫ
Мы не можем интерпретировать значение статистики хи-квадрат. сам по себе.Вместо этого мы должны поместить это в контекст.
Теоретически значение статистики хи-квадрат нормально распространяется; то есть значение статистики хи-квадрат выглядит как нормальная (колоколообразная) кривая. Таким образом, мы можем использовать свойства нормальной кривой для интерпретации значения, полученного в результате нашего расчета статистики Хи-квадрат.
Если значение, которое мы получаем для Хи-квадрат, достаточно велико, то можно сказать, что это указывает на уровень статистической значимости при котором можно предположить, что связь между двумя переменными существовать.
Однако, достаточно ли велико значение, зависит от на две вещи: размер таблицы непредвиденных обстоятельств, из которой хи-квадрат статистика рассчитана; и уровень альфа, который мы выбрали.
Чем больше размер таблицы непредвиденных обстоятельств, тем должно быть больше значение Хи-квадрат, чтобы получить статистические данные. значимость при прочих равных условиях. Точно так же более строгие уровень альфа, тем больше должно быть значение хи-квадрат, для достижения статистической значимости при прочих равных условиях.
Термин «степени свободы» используется для обозначения размер таблицы непредвиденных обстоятельств, на которой значение Хи-квадрат статистика вычислена. Степени свободы рассчитываются как произведение (количество строк в таблице минус 1) умноженное на (количество столбцов в таблице минус).
Для таблицы с двумя строками ячеек и двумя столбцами ячеек формула это:
df = (2 — 1) x (2 — 1) = (1) x (1) = 1
Для таблицы с двумя строками ячеек и тремя столбцами ячеек формула это:
df = (3 — 1) x (2 — 1) = (2) x (1) = 2
Для таблицы с тремя строками ячеек и тремя столбцами ячеек формула это:
df = (3 — 1) x (3 — 1) = (2) x (2) = 4
Уровень альфа может варьироваться, но чем меньше значение, более строгие требования для достижения статистической значимости становится.Альфа-уровни часто обозначаются как «p-значение» или «p = 0,05». Обычный уровни p = 0,05 (или вероятность того, что один из 20 сделает ошибку), или p = 0,01 (или вероятность того, что один из 100 сделает ошибку), или p = 0,001 (или вероятность одного из 1000 допустивших ошибку).
При сообщении об уровне альфа обычно сообщается как «меньше» некоторого уровня, с использованием знака «меньше» или <. Таким образом, это сообщается как p <0,05 или p <0,01; если ты не сообщая точное значение p, например p =.04 или p = 0,22.
ТАБЛИЦЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Как только у нас есть рассчитанное значение хи-квадрат статистики, степеней свободы для таблицы непредвиденных обстоятельств и желаемый уровень для альфы, мы можем найти нормальное распределение для Чи Квадрат в таблице. В текстах статистики доступно множество таблиц. для этого.
Найдите в таблице степени свободы (обычно перечислены в столбце внизу страницы).Далее найдите желаемый уровень альфа (обычно перечисляются в строке вверху страницы). Найди пересечение степеней свободы и уровня альфа, и что — это значение, которому вычисленный хи-квадрат должен быть равен или превышать для достижения Статистическая значимость.
Например, для df = 2 и p = 0,05 значение хи-квадрат должно равно или превышает 5,99, чтобы указать, что отношения между двумя переменные, вероятно, не случайно. Для df = 4 и p =.05, Площадь Чи должно быть равно или превышать 9,49.
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
Если вычисленное значение для хи-квадрат равно или превышает значение, указанное в таблице для данного уровня альфа и градусов свободы, то исследователь может предположить, что наблюдаемая связь между двумя переменными существует (на указанном уровне вероятности ошибки или альфа) и отклонить нулевую гипотезу. Это дает поддержку к исследовательской гипотезе.
Вычисленное значение Хи-квадрат на заданном уровне. альфа и с заданной степенью свободы, это тип измерения «прошел-не прошел». Это не похоже на меру ассоциации, которая может варьироваться от 0,0 до (плюс или минус) 1.0, и которые можно интерпретировать в любой точке распределения. Либо вычисленное значение хи-квадрат достигает необходимого уровня для статистическая значимость или нет.
Важно отметить, что Chi Square, как и другие тесты для статистической значение:
1) не указывает на силу связи между двумя переменными
2) не указывает направление связи между двумя переменными
3) не указывает вероятность ошибки типа I
4) не учитывает достоверность и обоснованность исследования
5) не дает абсолютных убедительных доказательств родства

Напомним, для примера выше:
1) сформулируйте гипотезу исследования:
Существует взаимосвязь между типом посещаемой программы обучения и Успешность трудоустройства стажеров
2) сформулируйте нулевую гипотезу:
Нет никакой связи между типом обучающей программы, которую вы посещали. и успешность трудоустройства стажеров
3) рассчитать тест на статистическую значимость
Хи-квадрат = 70.42
4) вычислить степени свободы по таблице непредвиденных обстоятельств
df = 1
5) выбираем уровень альфа
р = 0,05
6) найдите значение хи-квадрат в таблице при p = 0,05 и df = 1
.
Хи-квадрат = 3,84
7) интерпретируем результат
Вычисленное значение Хи-квадрат (70,42) превышает значение в таблице. для p =.05 и df = 1 (хи-квадрат = 3,84). Следовательно, мы можем отклонить нулевой гипотезу (с вероятностью ошибки 5%) и принять гипотезу исследования что существует связь между типом посещаемой программы обучения и успешность трудоустройства стажеров.
Использование T-тестов
T-тесты — это тесты на статистическую значимость, которые используются с данными уровня интервала и отношения. Т-тесты можно использовать в нескольких различные виды статистических тестов:
1) проверить, есть ли различия между двумя группами на одном и том же переменная, основанная на среднем (среднем) значении этой переменной для каждой группы; например, получают ли учащиеся частных школ более высокие баллы по тесту SAT чем учащиеся государственных школ?
2) для проверки того, больше или меньше среднее (среднее) значение группы какой-то стандарт; например, средняя скорость автомобилей на автострадах в Калифорния выше 65 миль в час?
3) проверить, имеет ли одна и та же группа разные средние (средние) баллы по разные переменные; например, те же клерки более продуктивны на Компьютеры IBM или Macintosh?
Чтобы вычислить значение t,
а) изложить исследовательскую гипотезу;
б) сформулируйте нулевую гипотезу;
c) указать, будет ли t-тест односторонним или двусторонним. тест на значимость
г) выберите уровень альфа
e) вычислить t
Чтобы вычислить значение t,
а) изложить исследовательскую гипотезу;
Средняя зарплата ассистентов-мужчин выше средней заработная плата женщин-ассистенток в ЦГУЛБ.
б) сформулируйте нулевую гипотезу;
Нет разницы в средней зарплате выпускников мужского и женского пола. помощники в CSULB.
в) выбрать уровень альфа
выберите значение для альфы, например p = 0,05, p = 0,01 или p = 0,001
г) указать, будет ли t-тест односторонним или двусторонним. тест на значимость
Как и другие статистические данные, t-тест имеет распределение что приближается к нормальному распределению, особенно если размер выборки больше 30.Поскольку мы знаем свойства нормальной кривой, мы может ли он сказать нам, насколько далеко от среднего значения распределения, рассчитанного нами t-рейтинг.
Нормальная кривая распределена около нулевого среднего, со стандартным отклонением, равным единице. Т-балл может падать по нормальной кривой либо выше, либо ниже среднего; то есть либо плюс, либо минус какой-то стандарт единицы отклонения от среднего.
T-балл должен быть далеко от среднего, чтобы достичь статистической значимости.То есть он должен сильно отличаться от значение среднего распределения, то, что имеет только низкий вероятность возникновения случайно, если нет связи между две переменные. Если мы выбрали значение p = 0,05 для альфы, мы смотрим для значения t, которое попадает в крайние 5% распределения.
Если у нас есть гипотеза, которая утверждает ожидаемое направление результатов, например, что заработная плата ассистентов-мужчин выше, чем заработная плата ассистентов-выпускников женского пола, то мы ожидаем, что t-показатель попадет только в один конец нормального распределения.Мы ожидаем расчетный t-показатель попадет в крайние 5% распределения.
Если у нас есть гипотеза, которая только утверждает что между двумя группами есть разница, но не указано, какая ожидается, что группа получит более высокий балл, чем рассчитанный t-балл может попасть в любой конец нормального распределения. Например, наша гипотеза может случиться так, что мы ожидаем найти разницу между средними зарплатами мужчин и женщин-ассистентов (но мы не знаем, какие будет выше или ниже).
Для гипотезы, которая не указывает направления, нам нужно использовать «двусторонний» t-критерий. То есть мы должны искать значение t, при котором попадает в один из крайних концов («хвостов») распределения. Но поскольку t может попасть в любой из хвостов, если мы выберем p = 0,05 в качестве альфа, мы необходимо разделить 5% на две части по 2-1 / 2% каждая. Итак, двусторонний тест требует, чтобы t принял более экстремальное значение для достижения статистической значимости чем односторонний тест t.
д) вычислить t
T-балл рассчитывается путем сравнения среднего значение некоторой переменной, полученное для двух групп; расчет также включает дисперсия каждой группы и количество наблюдений в каждой группе. Например,
Таблица 3. Заработная плата мужчин и женщин-выпускников в CSULB
Ассистенты аспирантуры Ассистент-выпускница
Количество
наблюдение
403
132
Среднее значение $ 17 095 14 885 долларов США
Стандартный
Отклонение
6329
4676
Разница 40045241 21864976
Для расчета t,
1) вычтите среднее значение второй группы из среднего значения первой группа
2) вычислить для каждой группы дисперсию, деленную на количество наблюдения минус 1
3) сложите вместе результаты, полученные для каждой группы на втором шаге
4) извлеките квадратный корень из результатов третьего шага
5) разделите результаты первого шага на результаты четвертого шага.
Например,
1) вычтите среднее значение второй группы из среднего значения первой группы
17095-14885 = 2210
2) рассчитайте для каждой группы дисперсию, деленную на количество наблюдений. минус 1
Ассистенты-мужчины:
[40056241 / (403-1)] = [40056241 / (402)] = 99642
Стажеры-выпускницы:
[21864976 / (132-1)] = [21864976 / (131)] = 166908
3) сложите вместе результаты, полученные для каждой группы на втором этапе
99642 + 166908 = 266550
4) извлеките квадратный корень из результатов третьего шага
квадратный корень из 266550 = 516.28
5) разделите результаты первого шага на результаты четвертого шага
2210 / 516,28 = 4,28
Чтобы интерпретировать результаты,
е) вычислить степени свободы
г) найдите значение в таблице
ч) интерпретировать значение t
Степени свободы
Степени свободы для t-критерия вычисляются путем сложения количество наблюдений для каждой группы, а затем вычитание числа два (потому что есть две группы).Например, (403 + 132 — 2) = 533
Распространение Т
Значения t печатаются в таблицах в большинстве статистических данных. тексты. Значения степеней свободы указаны в столбце внизу. стороне, а значения альфа (p-значение) перечислены в строке через вершина. Существуют разные таблицы для односторонних и двусторонних тестов. г.
Найдите правильную таблицу количества хвостов. потом найти пересечение степеней свободы и значение альфа в таблице.Это значение должно соответствовать вычисленному t-баллу. равно или больше, чтобы указать статистическую значимость.
Для одностороннего теста t, с df = 533 и p = 0,05, t должно быть равно или превышать 1,645.
Для двустороннего теста t, с df = 533 и p = 0,05, t должно быть равно или превышать 1.960.
Интерпретировать значение t
Если вычисленный t-рейтинг равен или превышает значение значений t, указанных в таблице, то исследователь может сделать вывод, что существует статистически значимая вероятность того, что связь между две переменные существуют и не являются случайными, и отклонить нуль гипотеза.Это подтверждает гипотезу исследования.
В этом примере вычисленный t-показатель 4,28 превышает табличное значение t, поэтому мы можем отклонить нулевую гипотезу об отсутствии связи между полом ассистента и заработной платой ассистента, и вместо этого принять гипотезу исследования и сделать вывод, что существует связь между полом ассистента и заработной платой ассистента.
Помните, однако, что это только одна статистика, на основе только одной выборки в определенный момент времени из одного исследовательского проекта.Это не абсолютное убедительное доказательство существования отношений, а скорее поддержка гипотезы исследования. Это всего лишь одно свидетельство, это необходимо учитывать вместе со многими другими доказательствами на тот же предмет.
ОТЧЕТНОСТЬ ОБ ИСПЫТАНИЯХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЕ
В исследовательских отчетах тесты статистической значимости сообщаются тремя способами. Во-первых, можно сообщить результаты теста. в текстовом обсуждении результатов.Включают:
1) гипотеза
2) использованная статистика теста и ее значение
3) степени свободы
4) значение альфа (p-значение)
Например,
Работники организаций с неавторитарным управлением Было установлено, что стили более удовлетворены работой, чем рабочие в организациях с авторитарным стилем управления (Chi Square = 50.57, df = 4, p <0,05).
Средняя заработная плата ассистентов-мужчин выше, чем у аспирантов. женщины-ассистенты-выпускники (t = 4,28, df = 533, p <0,05).
Не было обнаружено различий в показателях трудоустройства между профессиональными учебными заведениями. программы и программы рабочих навыков (Chi Square = 1,2, df = 1, p> 0,05).
Второй метод сообщения результатов испытаний для статистической значимости — это отчет об испытании и его значении, степенях свободы и p-значение внизу таблицы непредвиденных обстоятельств или распечатки с указанием данных, на которых были основаны расчеты.
Таблица 1. Трудоустройство по типу обучения (наблюдаемая частота)
Есть ли место на работе?
Тип обучения
Профессиональное
Образование рабочих навыков
Обучение Всего
Есть 175 125 300
№ 25 125 150
Итого 200 250 450
Хи-квадрат = 70.42, df = 1, p <0,05
Таблица 3. Заработная плата мужчин и женщин-ассистентов выпускников в CSULB
Ассистенты-выпускники-мужчины Ассистент-выпускница
Количество
наблюдение
403
132
Среднее значение $ 17 095 14 885 долларов США
Стандартный
Отклонение
6329
4676
Разница 40045241 21864976
т = 4.28, df = 533, p <0,05
Третий способ сообщить о тестах, имеющих статистическую значимость состоит в том, чтобы включить их в таблицы, показывающие результаты расширенного анализа данных, включая ряд переменных. Например, вот несколько результаты исследования пожилых испаноязычных женщин в Эль-Пасо, Техас, и Лонг-Бич, CA.
Таблица 4. Характеристики участников семинара в возрасте 40 лет и старше
Характеристики Эль-Пасо
(N = 83) Лонг-Бич
(N = 131) стоимость
т
Средний возраст 60.5 лет 68,7 года 2,1 *
Этническая самоидентификация
Американские мексиканцы
97,2
89,7
0,9
Предпочтительный язык
Только испанский
68,5
52.3
3,2 **
* t значимо при p <0,05
** t значимо при p <0,01
Заключительные комментарии
Тесты на статистическую значимость используются для оценки вероятность того, что связь, наблюдаемая в данных, имела место только случайно; вероятность того, что переменные действительно не связаны в численность населения. Их можно использовать для фильтрации бесперспективных гипотез.
Тесты на статистическую значимость используются, потому что они представляют собой общий критерий, который могут понять многие люди, и они передают важную информацию об исследовательском проекте это можно сравнить с результатами других проектов.
Однако они не заверяют, что исследование были тщательно спроектированы и выполнены. Фактически, тесты на статистическую значимость могут вводить в заблуждение, потому что это точные цифры.Но у них нет отношений практической значимости результатов исследования.
Наконец, всегда нужно использовать меры ассоциации наряду с тестами на статистическую значимость. Последние оценивают вероятность того, что отношения существуют; в то время как первые оценивают сила (а иногда и направление) отношений. У каждого свои использовать, и их лучше всего использовать вместе.
Открытие сложных оксидов с помощью автоматизированных экспериментов и анализа данных
Значимость
Автоматизация ускоряет открытие полезных материалов, однако тестирование даже небольшой части миллиардов возможных материалов для получения желаемых свойств недоступно для рабочих процессов, связанных с ресурсами -интенсивные измерения свойств.Из-за взаимосвязи между составом, структурой и свойствами определение сложного материала с одним интересным свойством делает его пресловутой иглой в стоге сена, заслуживающей проверки на дополнительные свойства. Мы ускоряем синтез материалов и определение оптических характеристик, используя науку о физических данных для определения материалов для дальнейшего исследования. При таком подходе нет необходимости в высокопроизводительных методах измерения каждого интересующего свойства материала, поскольку один рабочий процесс со сверхвысокой производительностью может направлять выбор материала для других свойств, что является новой парадигмой для ускоренного открытия материалов.
Abstract
Поиски материалов с заданными свойствами все больше расширяются в области композиций высокого порядка с соответствующим комбинаторным взрывом количества материалов-кандидатов. Ключевой задачей является обнаружение областей в композиционном пространстве, где материалы обладают новыми свойствами. Традиционные модели прогнозирования свойств материалов недостаточно точны, чтобы вести поиск. Здесь мы используем высокопроизводительные измерения оптических свойств для выявления новых областей в пространствах трехкатионных металлических оксидных композиций путем выявления композиций, оптические тенденции которых не могут быть объяснены простыми фазовыми смесями.Мы проверяем 376 752 различных состава из 108 трехкатионных оксидных систем на основе катионных элементов Mg, Fe, Co, Ni, Cu, Y, In, Sn, Ce и Ta. Модели данных для фазовых диаграмм-кандидатов и трехкатионных композиций с возникающими оптическими свойствами ведут к открытию материалов со сложными фазозависимыми свойствами, что продемонстрировано открытием оксида сплава замещения Co-Ta-Sn с регулируемой прозрачностью, каталитической активностью и стабильность в сильнокислых электролитах. Эти результаты требовали тесной увязки проверки данных с дизайном эксперимента для создания надежного сквозного высокопроизводительного рабочего процесса для ускорения научных открытий.
Ожидается, что более активное использование науки о данных в исследованиях материалов ускорит открытие материалов с улучшенными свойствами и их комбинаций для технологических приложений, требующих многофункциональных материалов (1, 2). Машинное обучение — один из популярных подходов к построению прогнозных моделей, но ограниченные данные обучения материалов часто ставят под угрозу точность прогнозирования, особенно в композиционных пространствах, для которых отсутствуют данные обучения (3-5). Данные обучения особенно ограничены в композиционных пространствах высокого порядка (например,g., по крайней мере, три катионных оксида), которые предлагают возможности для настройки нескольких свойств за счет образования фазы, то есть кристаллической структуры или сплава замещения, который содержит все три катиона. Огромное количество потенциальных составов высокого порядка превышает современные методы обнаружения или предсказания (6–9), и предсказание фаз сплава замещения и их свойств остается серьезной проблемой (10, 11).
Мы разрабатываем два метода науки о данных для обнаружения материалов в композиционных пространствах высокого порядка.Модель фазовой диаграммы использует предположения о термодинамическом равновесии, чтобы предложить возможные фазовые диаграммы, используя только данные оптического поглощения. Модель эмерджентных свойств использует те же данные для определения составов, оптические свойства которых не могут быть объяснены комбинациями составов более низкого порядка одних и тех же элементов. Настоящая работа дополнительно описывает разработку и реализацию высокопроизводительного рабочего процесса, который предоставляет данные для этих моделей, а также пример использования для управления открытием.Наш основной вывод состоит в том, что правильно построенные модели науки о данных могут делать выводы о фазовом поведении сложных материалов, используя данные, которые традиционно не используются для определения фазовых характеристик. Эти выводы добавляют научную ценность существующим наборам данных и направляют усилия по обнаружению материалов.
Мы демонстрируем этот подход для трехкатионных оксидных систем с помощью высокопроизводительных экспериментов в сочетании с автоматическим контролем качества и моделированием данных спектральной микроскопии. Выбранные трехкатионные оксидные композиции, свойства которых кажутся уникальными по сравнению с оксидными композициями более низкого порядка, затем являются кандидатами на более дорогостоящую и трудоемкую структурную и функциональную характеристику.Этот подход отличается от вычислительного обратного проектирования, в котором модель предсказывает, что материал обладает определенным свойством, многообещающей стратегии, которой препятствуют двойные задачи вычислительного предсказания экспериментальных свойств и вычислительной генерации синтезируемых материалов (12, 13). Наш подход меняет стратегию с выявления материалов с определенным свойством к быстрому отбору материалов, которые могут быть исключительными для любой собственности. Выпуская базу данных экспериментов и анализов вместе с этой работой, мы стремимся ускорить выбор сообществом пространств композиций и композиций в них для открытия материалов, демонстрирующих широкий спектр свойств (14).
Обнаружение сложных фаз с желаемыми свойствами, будь то эксперимент или вычисления, очень сложно из-за комбинаторики пространств композиции. Поиск в рамках Проекта материалов (15) записей, содержащих кислород, имеющих связанную запись в базе данных неорганических кристаллов (16), имеющих уникальный состав и пространственную группу, и исключая инертный газ и неметаллические элементы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn , C, N, F, P, S, Cl, Se, Br, I и H) дает 755 элементов оксида 1-катиона из 73 катионных элементов.Применение того же поиска к оксидам с двумя катионами увеличивает количество идентифицированных материалов до 4 345, хотя соответствующий поиск оксидов с тремя катионами дает только 3 163 материала. Хотя некоторые фазы двухкатионных оксидов, несомненно, еще предстоит открыть, были проведены обширные вычислительные исследования двухкатионных оксидов, что сделало такие материалы центром недавних высокопроизводительных вычислений (17⇓ – 19) и открытия материалов на основе машинного обучения ( 20⇓⇓ – 23). Пространства составов более высокого порядка позволяют дальнейшую настройку свойств материалов, но затраты на всесторонний поиск комбинаторных пространств очевидны при рассмотрении 3-катионных оксидов.Используя 73 катионных элемента из записей 1-катионного оксида, существует 62 196 (73 выберите 3) возможных пространств для 3-катионных оксидов, но только 2205 представлены в проекте материалов, оставляя более 96% пространств для композиций без существующих данные.
Вычислительные исследования трехкатионных фаз до настоящего времени были сосредоточены на кристаллических структурах, в которых каждый катион имеет уникальную кристаллографическую позицию. Замещение нескольких элементов в одном кристаллографическом центре является отличительной особенностью сплавов замещения металлов, и структура оксида металла, демонстрирующая такие замещения в катионных центрах, упоминается здесь как оксид замещающего сплава (или «сплав» для краткости).Оксид с тремя катионами может кристаллизоваться в структуре, наблюдаемой в подпространствах с одним или двумя катионами, а украшение катионной подрешетки с настроенным составом дает возможность настраивать свойства в пространстве композиции с тремя катионами. Поскольку замещение узлов неупорядочено, большие элементарные ячейки в сочетании с усреднением по ансамблю различных случайных украшений узлов требуются для явного моделирования сплавов замещения. В то время как приближения к компьютерному моделированию сплавов были разработаны (24–27), сплавы в пространстве составов высокого порядка представляют собой резко малоизученный класс материалов для усилий по открытию.На примерах высокотемпературных сверхпроводников и катализа мы знаем, что чрезвычайно ценные свойства можно получить за счет легирования замещения в пространствах составов высокого порядка (8, 28, 29).
Мы сообщаем о высокопроизводительном рабочем процессе для обнаружения композиций-кандидатов на функциональные свойства путем сочетания высокопроизводительного синтеза и оптических характеристик с автоматической интерпретацией данных. Параллельное оптическое экранирование недавно было продемонстрировано в качестве заменителя фазового поведения в контексте комбинаторной термической обработки индивидуальных композиций (30).Мы распространяем этот подход на композиционные пространства высокого порядка с использованием струйной печати (31) для нанесения линий градиента состава материала, которые впоследствии отображаются с помощью специального гиперспектрального микроскопа, который измеряет оптическое поглощение от инфракрасного до ультрафиолетового (УФ). Мы представляем набор данных, состоящий из девяти каналов данных оптического поглощения для серии образцов состава оксидов металлов. Каждый образец состава определяется стехиометрией катионных элементов, при этом содержание кислорода приближается к равновесию путем прокаливания при фиксированном давлении кислорода.Набор данных содержит 376 752 различных состава из 108 трехкатионных оксидных систем на основе катионных элементов Mg, Fe, Co, Ni, Cu, Y, In, Sn, Ce и Ta, для которых только оксидная система Ce-Cu-Fe содержит запись в Материалах проекта. Мы представляем рабочий процесс науки о данных, включающий перекрестную проверку и другие меры контроля качества для установления уверенности в данных, позволяя последующее моделирование данных для прогнозирования аспектов поведения основной фазы. В настоящей работе мы обсуждаем модели, которые 1) предсказывают возможные фазовые диаграммы вместе со спектром поглощения каждой фазы («модель фазовой диаграммы») и 2) предсказывают вероятность того, что пространство трехкатионного состава содержит трехкатионную фазу. чьи свойства отличаются от одно- или двухкатионных фаз («модель эмерджентных свойств»).Эти дополнительные модели прогнозирования символизируют использование данных из высокопроизводительных экспериментов для получения выводов, ускоряющих ресурсоемкие эксперименты.
Эта реализация анализа экспериментальных данных, основанного на науке о данных, дополняет квантово-механическое (32) и машинное обучение (22, 33) предсказание новых фаз. Обнаружение интересных систем и составов посредством моделирования оптических данных может послужить началом исследования новых фаз и / или определения того, обладают ли трехкатионные составы исключительными свойствами.Наш подход основан на комбинаторном материаловедении, в котором синтез библиотек композиций сочетается с измерением интересующих свойств (34–45). Предоставляя прямой путь к обнаружению желаемого свойства в конкретной системе композиции, этот подход ограничивает исследование многих пространств композиции как из-за высокой относительной стоимости измерений свойств, так и из-за необходимости измерять каждую библиотеку композиций для каждого интересующего свойства. Моделирование фазового поведения на основе оптических свойств для направления дальнейших экспериментов проиллюстрировано здесь для пространства состава оксидов Co-Ta-Sn, для которого эксперименты по дифракции рентгеновских лучей (XRD) подтвердили открытие (Sn, Co, Ta) O ₂ оксид сплава замещения рутила.Кроме того, скрининг составов сплавов для электрокатализа реакции выделения кислорода выявил оптимальное сочетание активности и стабильности, что стало возможным благодаря оптическому открытию, несмотря на отсутствие какой-либо явной взаимосвязи между оптическими и каталитическими свойствами. Хотя эта методика продемонстрирована для трехкатионных оксидов, ее можно реализовать даже в композиционных пространствах более высокого порядка.
Результаты
Чтобы установить высокопроизводительный рабочий процесс для исследования пространств трехкатионного оксидного состава, мы провели ряд экспериментов по жизнеспособности и осуществимости.Первичным результатом итеративного дизайна экспериментов и вычислений стал рабочий процесс (рис.1), который объединяет высоко распараллеленные экспериментальные процессы с автоматизированными вычислительными процессами, результаты которых используются для последующих экспериментов, а также для выбора элементов и условий для повторного заполнения рабочего процесса.
Рис. 1.
Рабочий процесс для синтеза, определения характеристик и анализа библиотек оксидов металлов. Одна итерация рабочего процесса включает пакет из 20 библиотек композиций, соответствующих 20 пространствам композиции с тремя катионами для набора из шести элементов.Каждый экспериментальный процесс (синий, шаги с 1 по 4) распараллеливается для от 1 до 20 пластин за раз. Каждый шаг анализа (зеленый, шаги с 5 по 10) автоматизирован в вычислительном отношении с ручным контролем качества. При выборе катионных элементов (этап 0) библиотеки трехкатионных составов депонируются (этап 1) и кальцинируются (этап 2). За визуализацией каждого планшета с библиотекой для контроля качества (шаг 3) следует спектральная микроскопия высокого разрешения (шаг 4). Обработка изображения (этап 5) и идентификация местоположения каждой напечатанной композиции (этап 6) позволяют моделировать зависимое от композиции спектральное поглощение (этап 7).При условии достаточной воспроизводимости в библиотеке композиций (этап 8) кандидатные фазовые диаграммы и композиции, демонстрирующие возникающие оптические свойства (этап 9), представляются пользователям (этап 10) для разработки последующих измерений (этап 11).
Часть рабочего процесса, связанная с синтезом материалов, начинается с осаждения растворов предшественников оксидов металлов на пластины библиотеки из алюмосиликатного стекла с использованием струйного принтера (46). Для оптимизации процесса мы разработали библиотеку композиции, используя дискретные линии материала, выровненные с направлением быстрого растрового изображения печатающей головки, причем каждая линия содержит непрерывный градиент композиции.Наше внимание к разработке процедур, основанных на линейных градиентах композиции, было также мотивировано переносимостью рабочего процесса в пространства композиции более высокого порядка. Как описано более подробно ( SI Приложение , раздел A), линейный градиент состава, охватывающий пространство композиции с элементами N , может пересекать ( N -2) -мерные границы фазового поля, так что все фазовые границы можно обнаружить через анализ достаточно плотного набора композиционных линий.Для пространства трехкатионного состава мы использовали сеть из 45 линий состава, охватывающих тройной треугольник составов, график состава трехкатионных оксидов со стехиометрией кислорода, определенной обработкой материалов ( SI Приложение , рис. S1 C ) . В сочетании с линиями состава с двумя катионами по периметру тройного треугольника составов это соответствует 48 сегментам общей линии состава (см. SI Приложение , рис. S2 – S4).
Окончательный первичный выбор дизайна рабочего процесса синтеза — это объем материалов одного сеанса печати.Мы сбалансировали практические соображения работы принтера с желанием синтезировать широкие полосы трехкомпонентного композиционного пространства, что привело к выбору, что каждый сеанс печати включает набор из шести катионных элементов (рис. 1, шаг 0). Наносятся все 20 возможных комбинаций трех металлов из шести красок, по одной комбинации на пластину библиотеки ( SI Приложение , раздел A). После струйной печати (рис.1, шаг 1) набор пластин из сеанса печати подвергается параллельным процессам сушки и прокаливания, кульминацией которых является прокаливание в трубчатой печи при 750 ° C в течение 10 часов (рис.1, шаг 2).
Каждая пластина визуализируется планшетным сканером для облегчения визуального осмотра (рис. 1, шаг 3), который как минимум подтверждает, что материал был нанесен на каждую пластину и что нанесенный материал ограничен намеченными линиями, а не диффузным осаждением. указывает на неисправность печатающей головки. Затем планшеты с библиотекой охарактеризованы с помощью гиперспектральной микроскопии (рис. 1, шаг 4), последнего высокопроизводительного эксперимента. Анализ данных начинается с обработки изображения (рис.1, шаг 5) для получения изображений спектрального коэффициента пропускания, которые впоследствии выравниваются по предполагаемой схеме осаждения (рис.1, шаг 6).
Для смягчения влияния колебаний толщины, присущих материалам для струйной печати, оптическое поглощение, т. Е. Спектральный коэффициент поглощения (α) в произвольных единицах, рассчитывается с использованием алгоритма неотрицательной матричной факторизации (рис. , шаг 7). Затем сигнал α от каждого образца композиции сравнивается со средним значением для 10 дубликатов композиции, нанесенных на тот же планшет, что позволяет визуально контролировать качество воспроизводимости (рис.1, шаг 8). На этом этапе рабочего процесса набор данных для каждого сегмента линии состава в каждой пластине библиотеки с тремя катионами состоит из 10-кратного повторения сигналов α, агрегированного сигнала α _comp и неопределенности σ _α для каждого из девять оптических каналов (энергии фотонов).
Хотя этот богатый набор данных поддается множеству анализов, настоящая работа сосредоточена на двух дополнительных моделях интерпретации данных (рис. 1, шаг 9). Обе модели основываются на базовом предположении, что состав тонких пленок уравновешивается с атмосферой O ₂ во время 10-часового отжига при 750 ° C и что кинетические ограничения запрещают фазовые изменения во время охлаждения и хранения при температуре окружающей среды ( SI Приложение , раздел C).Стоит отметить, что отжиг при более высоких температурах может превышать температуры ликвидуса многих композиций, что усложняет предположение о термодинамическом равновесии, поскольку такие композиции будут кристаллизоваться при различных температурах во время охлаждения. Отжиг при более низких температурах может ограничить диффузию и, таким образом, ограничить уравновешивание с O ₂ в атмосфере отжига. В совокупности эти ограничения означают, что было бы нетривиально адаптировать методы настоящей работы для включения осей состава кислорода и температуры в моделирование фазовой диаграммы.Для основной цели управления усилиями по открытию материалов с помощью моделей данных обработка очень тонких пленок при достаточно высокой температуре, чтобы способствовать уравновешиванию, позволяет моделировать данные в соответствии с этим правдоподобным термодинамическим предположением.
В модели фазовой диаграммы мы аппроксимируем фазовую диаграмму, которая согласуется с данными α. Мы рассматриваем дискретизацию пространства тройных составов с интервалами составов 1/6 (интервалы составов около 16,7 ат.%), Что дает 15 и 10 точек состава с двумя и тремя катионами, соответственно.Для фазовой диаграммы с фазами K в дополнение к трем концевым элементам есть 25 вариантов размещения фазовых точек, которые мы тщательно ищем. Различные комбинации линий Alkemade для соединения фазовых точек K + 3 для образования треугольников совместимости рассматриваются с помощью схемы дискретизации энергии пласта, и мы предполагаем, что в каждом фазовом поле сигналы α изменяются линейно с составом (правило рычага). Это приближение позволяет согласовать каждую фазовую диаграмму-кандидат с измеренными сигналами α с помощью регрессионной модели, содержащей параметр соответствия для каждой энергии фотона в каждой из фазовых точек K + 3.Фазовая диаграмма, которая наилучшим образом аппроксимирует все значения α с учетом наблюдаемого шума, определяется для каждого значения K . Таким образом, анализ обеспечивает возможную фазовую диаграмму, которая наилучшим образом описывает композиционную карту оптического поглощения для каждого K .
Важно отметить, что этот подход к аппроксимации фазовой диаграммы явно не моделирует легирование замещения, которое резко увеличило бы набор возможных фазовых диаграмм, как описано далее в SI Приложение , раздел C.Чтобы выяснить значение этого аспекта модели фазовой диаграммы, рассмотрим двухкатионную фазу A _{1- x} B _x, где третий катион может заменять B до состава насыщенного сплава A _{1− x} (B _{1− y} C _y) _x. Если сплав подчиняется линейному правилу смеси между и и измеренными свойствами, то данные будут хорошо смоделированы с помощью этой модели фазовой диаграммы с подобранной фазовой точкой для состава насыщенного сплава.Множественные степени свободы легирования могут потребовать дополнительных согласованных фазовых точек по периметру фазового поля сплава, и любая нелинейная взаимосвязь между свойствами и составом сплава может привести к подобранным фазовым точкам в фазовом поле сплава, чтобы обеспечить наилучшую аппроксимацию линейным правилом рычага для нелинейные данные о составе-свойстве. Несмотря на это, идентификация структуры как стехиометрической фазы, так и фазы сплава требует дальнейшей характеристики под руководством подобранных фазовых диаграмм.
Мы используем K _1st3cat в качестве целочисленной метрики для суммирования результатов подгонки, что является наименьшим значением K , при котором модель фазовой диаграммы приводит к фазовой точке, подобранной по трем катионам. Низкое значение этого показателя указывает на то, что тенденции состава в трехкатионном пространстве композиций не могут быть хорошо описаны с помощью только двухкатионных фаз. Однако более высокие значения этого показателя не исключают существования трехкатионной фазы со спектральным α, которая отличается от всех одно- и двухкатионных составов, поскольку высокая изменчивость α вдоль линий двухкатионного состава может приводить в движение модель фазовой диаграммы. чтобы соответствовать данным, используя только точки с двумя катионами.Таким образом, мы ищем метрику, чтобы суммировать, существуют ли оптические свойства, указывающие на нетривиальное фазовое поведение, в трехкатионном пространстве.
Модель эмерджентных свойств дополняет модель фазовой диаграммы, фокусируясь на обнаружении эмерджентного оптического поглощения в пространстве трехкатионных композиций, оптических свойств, которые необъяснимы из свойств материалов с одним и двумя катионами. Для этого анализа мы дискретизируем пространство композиции, используя интервалы состава 1/10, чтобы определить 30 областей состава по периметру тройного графа состава и 46 областей состава в пространстве с тремя катионами.Затем мы рассматриваем каждую из этих 46 областей состава независимо и применяем правило фаз Гиббса в соответствии с предположением термодинамического равновесия, отмеченным ранее, которое требует, чтобы не более трех фаз сосуществовали при данном составе трех катионов. Рассматривая каждую из 4060 (30 выбранных 3) комбинаций сигналов из подпространств, мы идентифицируем линейную комбинацию сигналов, которая максимизирует вероятность с учетом измеренного сигнала трех катионов и его изменчивости из области состава трех катионов.Показатель P представляет собой вероятность этого сигнала сценария максимального правдоподобия, где более низкое значение P соответствует более сильному свидетельству эмерджентного свойства в трехкатионном пространстве. Значение P характеризует каждую из 46 областей состава, и взятие минимального значения обеспечивает метрику для оценки существования эмерджентного свойства при комбинации трех рассматриваемых катионов.
Результаты этих анализов визуализируются рядом с α _comp для создания графической сводки для каждого планшета с библиотекой (рис.1, шаг 10) для проведения последующих измерений (рис. 1, шаг 11). Представленные визуализации данных показаны (рис. 2) для трех различных библиотек составов, которые были выбраны так, чтобы все они были Fe-содержащими системами, чтобы продемонстрировать изменчивость оптических свойств и тенденций состава за счет изменения двух других элементов. Сводка из 108 библиотек трехкатионных составов, основанная на фазовой диаграмме и моделях эмерджентных свойств, показана на рис. 2 E . Показанные три системы (рис.2 A — C ) представляют разные области этого сводного графика.
Рис. 2.
Иллюстративные примеры и краткое изложение оптического картирования трехкатионных оксидов. Составные карты коэффициента поглощения (α) при 3,2 эВ и 1,5 эВ, а также результаты модели эмерджентных свойств (log ₁₀ P ) показаны для ( A ) Fe-Co-Ta, ( B ) Композиционные пространства Fe-Ni-In и ( C ) Fe-Sn-In. ( D ) Возможные фазовые диаграммы с K = 2 и 3 точками подгонки показаны для системы Fe-Co-Ta, чтобы проиллюстрировать результаты модели фазовой диаграммы.( E ) Сводка 108 систем трехкатионного состава (серые точки), включая несколько дублирующих систем из разных сеансов печати. Горизонтальная ось — это наименьшее количество точек подбора фазы ( K ), для которых подобранная фазовая диаграмма включает фазу с тремя катионами, а вертикальная ось — минимальное значение логарифмической вероятности (log ₁₀ P ), полученное из 46 композиционных областей в соответствующем трехкатионном композиционном пространстве. Четыре системы, описанные в документах от A до C , а также система Fe-Co-Ta обозначены цветными маркерами.
Система Fe-Co-Ta показана (рис.2 A ) как типичная пластина из библиотеки оксидов, находящаяся в среднем диапазоне K _1st3cat и минимум P . Оптические тренды в основном плавные и монотонные в пространстве композиции. Сравнение подогнанных фазовых диаграмм при K = 2 и K = 3 (рис. 2 D ) и сравнение с графиком состава P облегчает оценку того, подтверждают ли данные существование трехкатиона. фаза.В этом случае нет убедительных доказательств наличия трехкатионной фазы, поскольку сигнал P указывает на то, что области состава вокруг трехкатионной фазы-кандидата хорошо описываются двухкатионными композициями, при этом область состава с наименьшей вероятностью указывает на то, что небольшая концентрация Fe изменяет оптические свойства оксидов Ta-Co, что, вероятно, связано с небольшой степенью легирования замещения. Вывод заключается в том, что эта система хорошо описывается двумя катионными фазами, присутствующими на линиях состава Fe-Ta и Ta-Co, что подтверждается измерениями XRD ( SI Приложение , рис.S5). Идентифицированные двухкатионные фазы — это Ta ₂ CoO ₆ и FeTaO ₄, которые были ранее известны, причем составы трех катионов показывают смесь этих двух фаз, что согласуется с фазовой диаграммой-кандидатом без трех- точки катионной фазы. Измерения XRD на тонких образцах оксида металла часто неубедительны из-за слабого сигнала рассеяния. Действительно, оптимизация нашего процесса для быстрой характеристики и воспроизводимости оптических свойств приводит к синтезу образцов, которые имеют среднюю толщину ~ 10 нм (47), что в сочетании с типично плохой кристалличностью образцов оксидов металлов приводит к необнаруживаемым сигналам XRD для большинство композиций, не содержащих самых тяжелых элементов.
Система, о которой известно, что она содержит фазу с тремя катионами, была исследована на этапе разработки процесса проекта, до создания 108 систем с тремя катионами из первичного набора данных. Оптические и рентгенографические характеристики библиотеки оксидной системы Cu-Fe-In показаны в приложении SI , рис. S6. Фазовая диаграмма кандидата K = 3 предполагает существование двухкатионной и пары трехкатионных фаз. Проверка XRD охарактеризовала эти три фазы как CuFe ₂ O ₄, целевую фазу CuFeInO ₄ и, возможно, сплав этой трехкатионной фазы.Результаты XRD также указывают на замещение Fe в CuO, которое не обнаруживается с помощью фазового анализа. Действительно, анализ α не может обнаружить все фазы, а скорее указывает, где поведение фаз приводит к нетривиальному изменению оптических свойств.
Возвращаясь к нашему обсуждению репрезентативных систем (рис. 2), оксидная система Fe-Ni-In (рис. 2 B ) представляет собой систему с высоким значением K _1st3cat и относительно высоким минимумом P , что соответствует системе без убедительных доказательств нетривиального фазового поведения трех катионов.Подобные системы можно идентифицировать, рассматривая трехкатионные системы на сводном рисунке (рис.2 E ) с K _1st3cat из 5 или 6 и минимальным логарифмом ₁₀ P выше -30. Таких систем 28, что соответствует 21% библиотечных планшетов. Системы, аналогичные оксидной системе Fe-Co-Ta (рис. 2 A ), где очевидны оптически интересные двухкатионные композиции без убедительных доказательств наличия нетривиальных трехкатионных фаз, можно идентифицировать как K _1st3cat из 3 или 4 и минимум ₁₀ P выше −30.Таких систем 52, что соответствует 40% библиотечных планшетов. Другая 51 система, что соответствует 39% библиотечных планшетов, являются наиболее сильными кандидатами для выявления нетривиального поведения трехкатионных фаз в отношении оптических свойств. Этот класс трехкатионных систем менее поддается идентификации репрезентативного примера, хотя одной из таких систем является оксидная система Fe-Sn-In (рис. 2 C ), для которой тенденции трехкатионного состава, особенно для α _1.5eV, однозначно указывают на наличие трехкатионных фаз. Наша проверка данных многих из этих систем наряду с отдельными измерениями XRD предполагает, что поведение трех катионных фаз часто связано с легированием замещения в двухкатионной фазе, т. Е. Что все три катиона сосуществуют в структуре, диаграмма XRD которой неотличима от фазы известной двухкатионной фазы, за исключением небольшого сдвига пика, возникающего из-за изменения постоянных решетки.
Поскольку трехкатионное замещающее легирование может привнести эмерджентные свойства в трехкатионное пространство, эти системы представляют первостепенный интерес для дальнейшего изучения, и в настоящей работе мы описываем одно такое последующее исследование, основанное на Co-Ta- Оксидная система Sn (рис.3). Эта система имеет относительно низкий минимум P и K _1st3cat = 1. Важно отметить, что значение 1 K _1st3cat не означает, что основная фазовая диаграмма не содержит двухкатионных фаз. , что было бы беспрецедентным и противоречащим химии оксидов металлов. Скорее, этот результат указывает на то, что в системе имеется несколько фаз и что наиболее оптически важные тенденции состава для создания потенциальной фазовой диаграммы происходят в трехкатионном пространстве.Данные α для этой системы на первый взгляд кажутся ничем не примечательными, но анализ возникающих свойств показывает, что область композиций с высоким содержанием Ta более прозрачна во всем видимом спектре, чем любая из композиций с двумя катионами. Учитывая, что значения α для концевого элемента Ta, вероятно, материала типа Ta ₂ O ₅, уже довольно низкие, более низкое α в трехкатионном пространстве может быть связано с изменением показателя преломления, которое снижает коэффициент отражения. . Тем не менее, убедительные доказательства нетривиального фазового поведения обусловлены статистически значимым изменением оптических свойств, которое заслуживает дальнейшего исследования.
Рис. 3.
Оптический фазовый анализ оксидов Sn-Co-Ta. ( A ) Графики состава сигнала оптического поглощения при 3,2, 2,3 и 1,5 эВ. ( B ) Соответствующие фазовые диаграммы K = 1 и K = 4 показывают, что наиболее оптически важная фазовая точка находится в пространстве тройной композиции. ( C ) Логарифм правдоподобия из анализа возникающих свойств, демонстрирующий, что трехкатионные композиции с высоким содержанием Ta проявляют оптические свойства, которые заметно отличаются от любой комбинации композиций с одним и двумя катионами (не желтые точки).( D и E ) Сигналы девятиканального поглощения с сигналом 2,0 эВ, показанным с большей шириной линии, нанесены на две композиционные линии: ( D ) Sn ₅ Ta ₁ — Co ₂ Ta ₄ и ( E ) Sn ₂ Ta ₄ до Co ₅ Ta ₁. ( F ) Соответствующий сигнал 2,0 эВ показан для всех линий состава с пересечением в Sn _0,3 Co _0,2 Ta _0.5 обозначен серой точкой, соответствующей серой вертикальной области, выделенной в D и E .
XRD-анализ выбранных композиций в библиотеке ( SI Приложение , рис. S7) демонстрирует присутствие фазы в трехкатионном пространстве, диаграмма XRD которой соответствует диаграммам для Ta ₂ CoO ₆ и TaO ₂ структур рутила, поскольку слабый сигнал XRD недостаточен для различения этих структур рутила. Концевой элемент Sn, по-видимому, представляет собой рутил SnO ₂, что побудило к разработке последующего эксперимента для подтверждения наличия рутиловых сплавов в области состава, ограниченной этими тремя известными фазами рутила.Чтобы синтезировать более толстый материал и подтвердить наблюдение нетривиального фазового поведения в отношении оптических свойств, тонкая пленка с непрерывным распределением состава (рис. 4 A ) была нанесена напылением и отожжена с использованием того же протокола, что и печатная пластина библиотеки. Использование другого метода осаждения с тем же процессом отжига также помогает оценить термодинамические допущения, указанные ранее. Последующий рентгеноструктурный анализ показывает наличие структуры типа рутила по всей области осажденного распылением области трехкатионного состава с полем фазово-чистой фазы рутила, разделенным фазовыми полями, где фаза рутила сосуществует с Co ₃ O ₄ для композиций с высоким содержанием Co и с Ta ₂ O ₅ для композиций с высоким содержанием Ta (рис.4 В ). Область составов поля фазы рутила и непрерывное независимое изменение параметров решетки указывают на две композиционные степени свободы замещения на катионной подрешетке. Насколько нам известно, оксид сплава с замещением рутила, содержащий эти три катионных элемента, не наблюдался ни экспериментально, ни расчетным путем, что привело к успешной демонстрации открытия трехкатионной фазы посредством анализа оптических свойств. Для подтверждения высокопроизводительных оптических измерений разброс состава, нанесенного методом распыления, был охарактеризован комбинацией измерений спектроскопии оптического пропускания-отражения и измерений рентгеновской флуоресценции (XRF), обеспечивающих зависящее от состава оптическое поглощение ( SI Приложение , стр. Инжир.S8), который показан на фиг.4 C для трех энергий фотонов на фиг.3. Эти данные демонстрируют превосходное качественное согласие с данными высокопроизводительного экранирования, в первую очередь то, что поглощение в трехкатионном рутиловом сплаве область довольно низкая, несмотря на присутствие Co. Трехкатионные оксиды рутила могут демонстрировать аналогичное или даже более низкое поглощение, чем композиции с более высоким содержанием Ta, что является стимулом для будущих исследований для таких применений, как прозрачные проводящие оксиды (48).
Рис. 4.
Дальнейшее исследование состава оксида Sn-Co-Ta с использованием тонких пленок, нанесенных методом напыления. ( A ) На фотографии пленки, осажденной напылением, видны изолинии катионного состава, определенного с помощью XRF. ( B ) Показаны постоянные решетки рутилового элемента, рассчитанные на основе измерений XRD для 72 составов, где цветовые шкалы включают аннотации для соответствующих значений для ранее известных фаз рутила в системе. Пурпурными линиями обозначены границы фаз, между которыми наблюдалась только фаза рутила.Коричневая пунктирная линия указывает область состава на фиг. 3 C с log P <-30, что совпадает с полем фазы сплава рутила и подтверждает оптическое открытие трехкатионной фазы. ( C ) Для выбранных композиций коэффициенты оптического поглощения, определенные спектроскопией пропускания-отражения (при тех же трех энергиях фотонов, что и на фиг. 3 A ), подтверждают низкое поглощение в интересующей области композиции. Обратите внимание, что морфология плоских тонких пленок осажденных напылением образцов в сочетании с измерениями толщины пленки позволяет определять коэффициенты поглощения в единицах нм ^-1.
В Приложении SI мы предоставляем дополнительные последующие эксперименты, включая определение характеристик выбранных составов с помощью спектроскопической эллипсометрии ( SI Приложение , рис. S9). Следуя нашему утверждению, что эмерджентные оптические свойства в трехкатионном пространстве являются предвестником других эмерджентных свойств, мы продолжили последующие измерения этой системы, рассматривая функциональные свойства, которые не имеют известной связи с оптическим поглощением. Учитывая обычное использование Co как в металлических, так и в оксидных катализаторах, а также использование оксидов Sn и Ta в качестве коррозионно-стойких материалов, мы стремились выяснить, предлагают ли трехкатионные композиции желаемое сочетание каталитической активности и устойчивости к коррозии.Определение характеристик электрокатализа выделения кислорода проводилось в электролите с pH 3, а затем с pH 0 ( SI Приложение , рис. S10), в высококоррозионных условиях, когда оксиды Со, как известно, подвержены быстрой коррозии. Эти результаты показывают, что Co стабилизируется за счет его комбинации с Ta и Sn, обеспечивая путь к электрохимической стабилизации каталитических центров, как это наблюдалось в других оксидах сплавов с замещением рутила (49). Дополнительная компоновочная настройка оптической прозрачности важна для таких приложений, как производство солнечного топлива, и в совокупности результаты демонстрируют настройку многофункциональных свойств в составе композиционной системы с помощью вычислительного анализа оптических данных.
Обсуждение
Открытие семейства электрокатализаторов с настроенным составом произошло в результате моделирования данных оптической микроскопии, подчеркивая взаимосвязь, казалось бы, несопоставимых свойств материалов через их основной состав и структуру, центральный принцип стратегии исследования материалов, описанной в настоящем документе. Работа. Отношения состав-структура-свойство повсеместно используются в материаловедении, поэтому идентификация нетривиальных взаимосвязей состав-структура может ускорить идентификацию нетривиальных взаимосвязей состав-свойство для любого свойства.Поскольку высокопроизводительное отображение взаимосвязей состав-структура остается проблемой, особенно в композиционных пространствах высокого порядка, мы переводим эту проблему в идентификацию нетривиальных взаимосвязей состав-оптические свойства, чтобы направлять исследования исключительных материалов для других свойств, которые часто более трудны. измерить оптические свойства. Наша стратегия признает, что большинство пространств композиций высокого порядка содержат неинтересные смеси фаз композиций более низкого порядка и что функциональные свойства таких композиций высокого порядка могут быть ничем не примечательными по сравнению с таковыми композиций более низкого порядка.
Настоящая попытка идентифицировать интересные трехкатионные системы и составы имеет понятную возможность для ложноотрицательного обнаружения нетривиального поведения трехкатионных фаз, например, когда трехкатионная фаза имеет оптические свойства, которые хорошо моделируются линейной интерполяцией из те из подпространств композиции. Рабочий процесс, показанный на рис. 1, предназначен для определения наиболее интересных с оптической точки зрения фаз, и степень, в которой модели науки о данных могут направлять усилия по открытию материалов, зависит от того, насколько тесно химическая физика, лежащая в основе свойств мишени, связана с физикой оптического поглощения.Например, руководство экспериментами для открытия новых электронных материалов может быть лучше выполнено путем адаптации методов настоящей работы к инфракрасным измерениям для характеристики поглощения свободных носителей или путем выхода за рамки оптических измерений путем использования импедансной спектроскопии или других измерений, для которых требуется высокая производительность. разработаны методы (50). Что касается ложноположительного обнаружения для обнаружения трехкатионных фаз, однозначная демонстрация ложноположительного результата требует демонстрации того, что третий катион не присутствует в наблюдаемой оксидной фазе с одним или двумя катионами, что очень сложно при использовании струйной печати. образцы.Основная ожидаемая причина ложного срабатывания будет связана с изменениями оптического поглощения, которые возникают из-за внешних свойств, таких как морфология пленки, а не из-за внутренних оптических свойств композиции оксида металла. Модель неотрицательной матричной факторизации (NMF) для извлечения оптических сигналов была разработана для смягчения этой проблемы, но в конечном итоге устойчивость к ложным срабатываниям должна рассматриваться в контексте конкретной исследовательской цели. Например, чтобы снизить частоту ложноотрицательных результатов за счет более высокой частоты ложных срабатываний, выбранные в меньшую сторону композиции, представляющие интерес, могут быть расширены путем рассмотрения возможных фазовых диаграмм из нескольких различных значений K и / или использования более высокого порог для бревна P .
Выявление интересных тенденций композиционно-оптических свойств в трехкатионных композиционных пространствах может служить в качестве предварительного или понижающего критерия для синтеза и / или измерения свойств, которые являются более ресурсоемкими, чем те, которые используются в этом высокопроизводительном рабочем процессе. . Например, выбор порогового значения log ₁₀ P , равного -30 (см. Рис. 2 E ), приведет к уменьшению ∼8% пространств трехкатионного состава, которые являются наиболее многообещающими для открытия исключительных свойств. .При применении этого порога к отдельным композициям с тремя катионами из 10 ат.% Дискретности только 1% композиций удовлетворяет этим критериям, обеспечивая 100-кратный выбор композиций, которые заслуживают дальнейшей характеристики. При таком подходе нет необходимости создавать автоматизированные высокопроизводительные методы для измерения каждого интересующего свойства материала. Использование взаимосвязей между свойствами через их общие отношения с составом и структурой позволяет проводить высокопроизводительные измерения одного свойства для направления исследования других свойств.
Материалы и методы
Печать, кальцинирование и отображение библиотек материалов.
Описанные ранее методы были адаптированы для струйной печати библиотек трехкатионных оксидов (46). Для настоящей работы были проведены обширные предварительные эксперименты, чтобы минимизировать размер печатных элементов при максимальной воспроизводимости производительности принтера. Линии композиции были нанесены при максимальном разрешении печати принтера (1440 × 2880 точек на дюйм) с использованием изображения CMYK tiff с разрешением 300 точек на дюйм.Градиенты были дискретизированы на полосы из образцов постоянного состава размером 0,25 × 0,25 мм (3 × 3 пикселя). Цвет был установлен на 50% насыщенности, чтобы уменьшить количество подаваемых чернил для получения четких печатных деталей, поскольку при доставке большего количества чернил получались более широкие полосы, чем при нанесении влажных чернил. Насыщенность цвета печатаемого изображения задается целым числом от 0 до 127 для каждого канала печати. Для каждого пикселя 127 единиц чернил были распределены по каналам C, M и Y, чтобы соответствовать желаемой композиции.Для линий состава с двумя катионами это соответствует целочисленному изменению на 1 (около 0,79 ат.%) Между соседними образцами и среднему градиенту состава 1/127 / 0,25 мм, что составляет ~ 3,1 ат.% / Мм. Для линий состава с тремя катионами применялся тот же градиент состава, и целочисленное значение каждого канала было выбрано набором из 3 целых чисел, которые в сумме составляют 127 и минимизируют среднеквадратичное расстояние до желаемого нормализованного состава. Напечатанные линии композиции были разделены областью 0,5 мм (6 пикселей) без нанесения краски.
Чернила были приготовлены на основе чернильной основы, состоящей из 12 г плюроника F127, растворенного в 500 мл абсолютного этанола, 16,0 мл ледяной уксусной кислоты и 6,0 мл концентрированной азотной кислоты (HNO ₃) (46). Чернила-предшественник оксида металла готовили непосредственно перед каждым сеансом печати путем растворения 3,3 ммоль каждой соли металла (используемой в том виде, в котором она была получена от Sigma-Aldrich) в 20,0 мл приготовленной основы чернил. Конкретными предшественниками металлов были Fe (NO ₃) ₃ -9H ₂ O, Mg (NO ₃) ₂ -6H ₂ O, Ni (NO ₃) ₂ — 6H ₂ O, SnCl ₂ -2H ₂ O, TaCl ₅, Y (NO ₃) ₃ -6H ₂ O, Cu (NO ₃) ₂ — 3H ₂ O, InCl ₃ -4H ₂ O, Ce (NO ₃) ₃ -6H ₂ O и Co (NO ₃) ₂ -6H ₂ О.Каждую библиотеку трехкатионных композиций напечатали на стеклянной пластине размером 10 см × 15 см из алюмосиликатного стекла Corning Eagle XG, назначив различные каналы чернил цветам CMY изображения дизайна библиотеки по мере необходимости. Используя эти чернила с описанными параметрами принтера, 1,9 нмоль предшественника оксида металла наносится на квадратный миллиметр внутри отпечатанных полос. Для оксидных продуктов средняя толщина ~ 10 нм рассчитывается по объемной плотности оксидов металлов; однако вариации толщины пленки, присущие способу печати, приводят к образованию участков пленки толщиной до 50 нм.Таким образом, пленки достаточно тонкие, чтобы достичь равновесия с атмосферой O ₂ (г) во время прокаливания при 750 ° C в течение 10 часов, которые являются условиями термической обработки, используемыми здесь.
Данный сеанс печати соответствует выбору шести из этих чернил для загрузки в шесть из восьми каналов принтера. Учитывая выбор исследования трехкатионных пространств и дизайн эксперимента по нанесению 10-кратного дублирования композиций из трехкатионного пространства на одну пластину библиотеки, выбор использования шести элементов в одном сеансе печати мотивирован способностью для размещения партий из 20 планшетов с библиотекой (по 1 на каждую из 6 комбинаций элементов на выбор из 3) в каждом процессе эксперимента.Кроме того, восьмиканальная печатающая головка обычно выходит из строя по одному каналу за раз, а запланированное использование шести каналов в данном сеансе печати увеличивает полезный срок службы печатающей головки. Для некоторых сеансов печати было депонировано подмножество из 20 возможных комбинаций трех катионов.
Напечатанные пластины из данного сеанса печати загружали в кварцевые стойки, помещенные в печь с 37 ° C, когда каждая была напечатана. Каждую пластину поддерживали на полке из кварца (плавленого кварца) для обеспечения механической поддержки и предотвращения повторного осаждения испаренного материала на тыльную сторону пластин.20 пластин с трехкомпонентным оксидом металла загружали в три стойки и выдерживали при 37 ° C в течение 16-24 часов, перемещали в печь с температурой 67 ° C на 24-36 часов, а затем прокаливали в трубчатой печи как одну партию. Процесс прокаливания выполняли в герметичной пробирке объемом 32 л с использованием контролируемого линейного изменения (1,17 C / мин) до 750 ° C, выдержки в течение 10 часов, а затем активного (но неконтролируемого) охлаждения до <100 ° C в течение нескольких часов. Процесс проводился с образцами в горячей зоне печи, окруженной перегородками, давление O ₂, добавляемое в герметичную трубку при комнатной температуре, увеличивалось с 300 Торр до 600 Торр в конце наклонной поверхности, когда O ₂ был заменен посредством вакуумирования и обратной засыпки 300 торр свежего O ₂ в начале выдержки при 750 ° C.Описанный здесь высокопроизводительный рабочий процесс был осуществлен при температурах прокаливания от 350 ° C до 750 ° C во время разработки рабочего процесса, хотя в основных результатах настоящей работы используется только условие 750 ° C для смягчения ограничений в фазообразовании, связанных с диффузией элементов.
После прокаливания каждая пластина была отображена с помощью сканера плоских пластин Epson V700 в режиме пропускающей позитивной пленки (слайд-пленка) с разрешением 4800 dpi. Эти изображения пластины были исследованы с использованием программного обеспечения для обработки изображений для увеличения контраста и увеличения для проверки полной печати формы без изменения подачи чернил в результате засорения принтера или печатающей головки или пузырьков воздуха.После прохождения этого этапа визуального контроля качества изображения планшетов были получены с помощью системы спектрального микроскопа.
Оптическое поглощение характеризовалось специально созданным микроскопом, состоящим из основания микроскопа (Olympus BX53M), датчика изображения sCMOS (Andor Zyla 5.5), объектива с числовой апертурой 2,5 × 0,08 (Olympus 1-U2M921), моторизованного предметного столика XY (Prior h205), программное обеспечение для автоматического сбора данных (Molecular Devices MetaMorph) и специальный высокоскоростной девятиканальный гиперспектральный источник света (Advanced Research Consulting).Источник света состоял из девяти отдельных светоизлучающих диодов (385 нм, 395 нм, 450 нм, 530 нм, 590 нм, 615 нм, 660 нм, 740 нм, 850 нм, со спектральной полушириной от 10 до 40 нм), соединенных полихроичным светом. зеркала к единому жидкостному световоду, подключенному к микроскопу.
Рабочий процесс высокопроизводительного синтеза был разработан таким образом, чтобы каждый планшет с библиотекой и их образцы состава находились в одинаковых условиях, чтобы можно было моделировать вариации состава при прочих равных условиях.Это лучше всего достигается в рамках данного сеанса печати, тогда как дополнительные «скрытые» переменные между различными сеансами печати могут вносить универсальные и / или зависимые от состава вариации в синтезируемых материалах. Возможности для таких переменных включают изменение партии химического прекурсора, характеристик печатающей головки, влажности окружающей среды и переменного базового давления трубчатой печи, которое влияет на концентрацию следовых газов. Для моделей данных настоящей работы некоторые различия в материалах между сеансами печати допустимы, хотя мы отмечаем, что адаптация рабочего процесса для измерения, например, количественных коэффициентов поглощения для всех трехкатионных оксидов потребует дополнительных калибровок для данной печати. проверка сеанса и кросс-сеанса печати.
Предварительная обработка изображения.
Пластины отображались в сетке 17 × 26 частично перекрывающихся девятиканальных 16-битных изображений. Необработанные несшитые изображения содержали 43 ГБ данных изображения на пластину. Эти изображения содержат интенсивность передачи I _{T, j}, для которой пиксели с нулевым значением удаляются путем замены значений интенсивности ниже 10 ⁻⁹ этим минимальным значением. Поскольку менее 20% пикселей предназначены для печатного материала, типичный сигнал передачи от голой стеклянной пластины, I _стекло, принимается как 90-й процентиль интенсивностей в наборе. изображений I _T.Темновой сигнал от детектора получается путем выполнения сканирования без освещения, создавая среднее изображение I _темное. Затем изображения с частичной передачей рассчитываются как T _j = ( I _T, _j ^темный ) / ( I _стекло — I _темный).Серии изображений передачи сшиваются вместе, чтобы создать полное изображение пластины с фракционной передачей, T . Присоединение этого изображения к дизайну пластины достигается с помощью аффинного преобразования, рассчитанного из ручного выравнивания трех углов приблизительно прямоугольной области печати. Эта процедура выравнивания требуется, поскольку принтер может демонстрировать изменение разрешения печати (пикселей на единицу длины) в масштабе 1% изо дня в день, что представляет собой незначительное изменение предполагаемого градиента состава, но существенное изменение ассоциации отображаемый материал до намеченной композиции.Мы дискретизируем линии псевдопрерывного состава на небольшие области с приблизительно постоянным составом, которые называются «образцами».
Расчет коэффициента поглощения.
Закон Бера-Ламберта представляет собой общую модель для расчета спектрального коэффициента поглощения α на основе дробного пропускания и отражения: ατ≅ − lnT,
, где τ — толщина материала, а T — это толщина материала. доля падающего света, который передается, и количество отраженного света считается небольшим по сравнению с поглощенным или проходящим светом.
План эксперимента ( SI Приложение ) включает печать не менее 10 образцов каждого состава в разных местах на пластине. При вычислении коэффициента поглощения мы начинаем с выбора набора пикселей, которые будут использоваться при вычислении коэффициента поглощения. При вычислении спектра поглощения для каждого образца этот набор пикселей (_{образец}) представляет собой набор из 3 × 3 пикселей, связанных с данным образцом. Результирующий спектр поглощения на уровне выборки ( α ) используется в модели фазовой диаграммы, где потери при восстановлении рассчитываются для каждой выборки.
При вычислении одного спектра поглощения для представления каждой уникальной композиции агрегирование по напечатанным дубликатам композиции достигается путем коллективного рассмотрения набора пикселей (ℙ _comp) во всех образцах с соответствующей композицией. Этот агрегированный по составу коэффициент поглощения (α _сравн.) использовался как для создания тройных композиционных изображений, так и для модели эмерджентных свойств.
Начиная с набора пикселей ℙ (либо ℙ _{, образец}, либо ℙ _comp, как описано ранее), мы берем отрицательный логарифм каждого значения пропускания дроби.−Y || + a | α | + b | τ |, где || обозначает норму Фробениуса, а | обозначает норму L1. Эвристический выбор параметров регуляризации a и b составлял 1e − 6 и 1e − 2 соответственно. Результатом этой матричной факторизации является профиль толщины τ с произвольными единицами, дающий спектральное поглощение α единиц обратной толщины. Единицы толщины из этой модели зависят от параметров регуляризации, и использование постоянных параметров позволяет анализировать зависящий от состава α , не принимая во внимание τ для настоящих целей.
Мы представляем два метода определения оптически интересных материалов, которые являются кандидатами трехкатионных фаз, включая сплавы замещения.
Модель фазовой диаграммы.
Фазовая диаграмма может быть описана через набор фаз p = {p _i } , где фаза p _i = ( c _i, e _i ) состоит из его состава c _i и связанной с ним энергии e _i.Набор термодинамически устойчивых фаз задается выпуклой оболочкой этого пространства, вычисление которой с помощью алгоритма Quickhull (51) дает фазовую диаграмму, где грани выпуклой оболочки являются фазовыми полями.

Для псевдотретичных фазовых диаграмм в этой статье мы представляем состав c материала как 3-вектор молярных долей, которые в сумме составляют 1. Набор фаз должен включать три элементарные фазы p _elem = {p _{elem_1} , p _{elem_2} , p _elem3 9025 e6} каждому углу назначается энергия . _{elem_1} = e _{elem_2} = e _{elem_3} = 0, так что поверхность энергии постоянна на графике состава в отсутствие дополнительной фазы.Ограничение энергий e _nonelem любых дополнительных неэлементных фаз p _nonelem для удовлетворения всех фаз e _{все элементы e _{появляются на выпуклой оболочке.}}

Мы использовали следующий процесс для создания набора возможных фазовых диаграмм. Мы разделили пространство тройных составов на сетку с интервалами составов 1/6, получив в общей сложности 25 потенциальных неэлементных составов ( SI Приложение , рис.S11 A ). Мы перечислили все наборы из 25 композиций, выбрав n композиций с n ≤ 5. Для каждого набора композиций c _{non_elem}, мы соединили каждую неэлементную композицию c _{non_elem_elem_elem_ энергия e _{non_elem_i}, нарисованная равномерно случайным образом из (-1, 0) для создания наборов неэлементных фаз p _{non_elem}.Мы приложили набор элементарных фаз и рассчитали фазовую диаграмму. Для каждого набора из 25 выберите n неэлементных составов, мы повторили случайную выборку энергий 100 раз. Эта процедура дала в общей сложности 2 590 093 фазовых диаграммы, хотя количество уникальных фазовых диаграмм значительно меньше и зависит от случайной выборки энергии. Отметим, что энергии { e _i} не предназначены для оценки относительных энергий формации фаз, а скорее обеспечивают механизм случайной выборки относительной энергии формации, что приводит к случайной выборке набора линий Alkemade и, следовательно, треугольников совместимости.}

Учитывая фазовую диаграмму с фазами p = {p _i } , мы делаем предположение, что спектры поглощения в каждом фазовом поле задаются линейной интерполяцией (т. Е. Правилом рычага ) спектров поглощения каждой фазы α ( p _i). Для данного набора α ( p _i) это предположение позволяет нам построить линейную модель для спектра поглощения для каждого состава α _fit.Подгонка фазовой диаграммы к наблюдаемым данным заключается в выборе значений α ( p _i), которые минимизируют заданную функцию потерь. Для каждой трехкатионной системы мы наблюдали 9 каналов × 10 дубликатов × 3306 спектров поглощения состава α. Мы рассмотрели функцию потерь, основанную на прямой реконструкции сигнала с нормой ℒ ₂: losssignal = каналы, дубликаты, композиции αfit − α2.

Этот так называемый «подбор сигнала» имеет недостаток, заключающийся в том, что 1) более низкие энергии фотонов приводят к меньшим сигналам поглощения, таким образом, вносят меньший вклад в потери и являются недооцененными при подборе, и 2) состав с высокой изменчивостью сигнала среди 10 дубликатов составов следует обесценить, чтобы избежать смещения в сторону менее достоверных данных при оптимизации.Мы решаем эти проблемы, вычисляя стандартное отклонение сигнала σ ( c ) по соседним композициям: представляя композиции из трех катионов в виде точек равностороннего треугольника, где каждая вершина является чистым элементом, мы нормализуем расстояния между вершинами до расстояние 1. Мы вычисляем σ (c), 9-канальное стандартное отклонение спектров поглощения при заданном составе c , учитывая каждое измерение α , состав которого лежит в пределах радиуса 0,05 от c , включая все дубликаты.Это обеспечивает регрессионную подгонку α _i для минимизации потерь: losssigma = ∑каналы, дубликаты, композиции αfit −α2σc2.

Эта так называемая «сигма-подгонка» использовалась для всех результатов в рукописи, и результаты подгонки сигнала также представлены в выпуске набора данных. Мы подогнали все возможные фазовые диаграммы, и для каждого N в N = 4, 5,… 8 мы сохранили посадки с наименьшими потерями.

Эмерджентная модель собственности.

Цель этой модели состоит в том, чтобы идентифицировать составы с тремя катионами, спектр оптического поглощения которых трудно отнести к линейной комбинации оксидов с одним или двумя катионами.

В этом разделе используются спектры поглощения α _comp, полученные путем объединения всех 10 экспериментальных копий композиции на пластине до неотрицательной матричной факторизации. Мы дискретизируем тройное композиционное пространство на композиционные интервалы 1/10, соответствующие 30 областям по периметру r _{периметру} и 36 внутренним областям r _{внутренним} ( SI Приложение , рис. S11 В ).

Для каждого состава периметра мы определяем спектр поглощения соседней области r _{периметр} как среднее значение измерений спектров поглощения для составов в пределах r = 1/10 состава сетки, αrperimeter = ∑ c∈rαnrperimeter,

, где n _{r_perimeter} — количество измерений α в r _{периметре}.

Перечислим исчерпывающий список линейных комбинаций трех или менее спектров поглощения этих областей периметра. Для всех (30 выбирают 3) комбинаций областей периметра мы перечисляем все возможные линейные комбинации спектров поглощения в дискретизированном тройном композиционном пространстве с интервалами 1/10. Это приводит к набору из 150 105 спектров поглощения, которые представляют все возможные спектры поглощения, αcomb, которые можно получить, комбинируя до трех из одно- и двухкатионных композиций.Для любого материала, спектр поглощения которого отличается от каждого элемента этого набора, мы можем утверждать, что этот материал не представляет собой простую смесь одно- и двухкатионной фаз.

Для каждой внутренней области r, мы вычисляем девятиканальное среднее α _r и девятиканальное SD σ _r спектров поглощения композиций в этой области. Поскольку образцы в каждой области соответствуют составам в пределах окна составов ∼10 ат.% SD-сигнал содержит существенный вклад от систематического изменения α только тогда, когда композиционный градиент α является особенно высоким. Более стабильно значительный вклад в SD-сигнал возникает из-за изменчивости сигнала от образца к образцу и любого изменения сигнала от композиций в этом окне, которые принадлежат различным линиям градиента состава в плане эксперимента ( SI Приложение , рис. S1 C и S11 B ). Для каждого α∈αcomb мы вычисляем вероятность pα | Nαr, σr того, что α было получено из девятимерного распределения Гаусса с центром α _r с SD σ _r.Оценка эмерджентного свойства внутренней области — это максимальное значение pα | Nαr, σr по всем α∈αcomb.

Распыление и определение характеристик.

Последующие измерения Co-Ta-Sn на рис. 4 основаны на непрерывном разбросе состава, синтезированном на поверхности стеклянного диска XG диаметром 100 мм путем реактивного совместного распыления металлических мишеней (Co, Ta и Sn) с использованием радиоизлучения. -частотные (RF) источники питания в комбинаторной системе распыления (Kurt J. Lesker, CMS24). Атмосфера распыления состояла из 0.6 мТорр, реактивный газ O _{, 2} и 5,4 мТорр, инертный газ для распыления аргона. ВЧ-мощности регулировались для получения заданного состава в центре пластины, а неконфокальная геометрия источников распыления обеспечивала непрерывный градиент состава, охватывающий диапазон от 60 до 70 ат.% Концентрации каждого катионного элемента на стеклянных подложках XG. Отжиг после осаждения проводился в трубчатой печи при 750 ° C в течение 10 ч (тот же протокол, что и для печатной пластины библиотеки).

Композиции библиотеки были получены с помощью измерений XRF с использованием системы EDAX Orbis Micro-XRF с рентгеновским лучом диаметром ∼2 мм с загрузкой металлов (нмоль · см ⁻²) на основе калибровки элементов с использованием коммерческих стандартов XRF ( Микроматерия).Для каждой композиции молярную плотность, взвешенную по катионам, рассчитывали с использованием молярной плотности фаз концевых элементов (Co ₂ O ₃, Ta ₂ O ₅, SnO ₂). Затем эту среднюю молярную плотность объединяли с молярной загрузкой катионов для оценки толщины пленки, которая находилась в диапазоне от 330 до 520 нм. Каждая расчетная толщина имеет погрешность ~ 10%, что незначительно по сравнению с динамическим диапазоном значений коэффициента поглощения, наблюдаемым на рис. 4 C .

XRD был выполнен с использованием дифрактометра Bruker DISCOVER D8 с излучением Cu K _α от источника Bruker IμS. В измерениях использовался коллиматор диаметром 0,3 мм для регистрации дифракционного сигнала на участке образца размером примерно 0,3 мм × 2 мм с помощью двумерного детектора VÅNTEC-500 с последующей интеграцией в одномерные картины с использованием программного обеспечения DIFFRAC.SUITE EVA. Кристаллические фазы, присутствующие в каждом образце, идентифицируются путем сопоставления рентгенограмм с записями в Международной базе данных кристаллографической дифракции в программном обеспечении EVA.

Подгонка функции Гаусса использовалась на одномерных рентгенограммах для получения положения пика (2θ) для отражения рутила (101) 2θ ₁₀₁ между 32 ° и 36 ° и (211) отражения 2θ ₂₁₁ между 41 ° и 54 °. Затем мы решили параметры решетки a и c следующим образом: {2d101⁡sin⁡θ101 = λ2d211⁡sin⁡θ211 = λ1d1012 = 1a2 + 1c21d2112 = 5a2 + 1c2 ⇒ {a = λsin2θ211 − λ105sinc −sin2θ211,

, где λ обозначает длину волны рентгеновского излучения (1.5406 Å).

Оптические измерения напыленной пленки проводились с использованием спектрофотометра Shimadzu Solidspec-3700. Измерения пропускания (T) и диффузного отражения (R) проводились отдельно для каждого пятна образца с использованием интегрирующей сферы. В качестве эталона отражения использовался порошковый отражатель BaSO ₄. Вместе с толщиной образца (τXRF) из XRF коэффициент поглощения был рассчитан следующим образом: α = −1τXRFlnT1 − R.

Выражение признательности

Этот материал основан на работе, выполненной Объединенным центром искусственного фотосинтеза, Департаментом энергетики, инновационным центром энергетики при поддержке Управления фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США в рамках премии DE-SC0004993, которая поддерживает синтез материалов. и характеристические эксперименты.Google Applied Science поддержала разработку и выполнение вычислительного рабочего процесса, а также закупку гиперспектрального микроскопа. Эксперименты по определению структурных характеристик и последующей валидации были поддержаны Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США в рамках награды DE-SC0020383. Мы благодарны Маскаану Гоялу, Эрику Кристиансену, Эдварду А. Бальцу, Дереку Леонгу, Остину Бланко и Майку Андо (Google Applied Science) за полезные обсуждения и рекомендации по разработке вычислительного рабочего процесса.Мы также признательны Эдвину Соедармаджи (Калифорнийский технологический институт) за поддержку рабочего процесса эксперимента. Мы также ценим полезные предложения Дэвида Форка и Майкла Бреннера (Google Applied Science).

Сноски

Вклад авторов: L.Y., J.A.H., M.B., P.R. и J.M.G. спланированное исследование; L.Y., J.A.H., K.K., L.Z. и M.H.R. проведенное исследование; L.Y., J.A.H., Z.A., S.J.Y., C.R., M.C., M.B., P.R. и J.M.G. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; L.Y., J.A.H., N.W. и J.M.G. проанализированные данные; и L.Y., J.A.H. и J.M.G. написал газету.
Заявление о конкурирующих интересах. Как указано в сведениях, несколько авторов являются нынешними или бывшими сотрудниками Google, технологической компании, которая продает услуги машинного обучения в рамках своей деятельности.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.
Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073 / pnas.2106042118 / — / DCSupplemental.

Глава 8. Исследования «случай-контроль» и перекрестные исследования

Исследования «случай-контроль»

Как обсуждалось в предыдущей главе, одним из недостатков использования продольного подхода к исследованию причин заболевания с низкой заболеваемостью является то, что он большой и Для получения адекватной статистической мощности могут потребоваться длительные исследования. Альтернативой, позволяющей избежать этой трудности, является дизайн «случай-контроль» или «случай-референт».В исследовании «случай-контроль» выявляются пациенты, у которых развилось заболевание, и их прошлое воздействие предполагаемых этиологических факторов сравнивается с таковым из контрольной группы или референтов, не страдающих этим заболеванием. Это позволяет оценить отношения шансов (но не относимые риски). Возможные смешивающие факторы учитываются путем их измерения и внесения соответствующих корректировок в анализ. Эту статистическую корректировку можно сделать более эффективной за счет сопоставления случаев и элементов управления для воздействия факторов, влияющих на факторы, либо на индивидуальной основе (например, путем объединения каждого случая с элементом управления того же возраста и пола), либо в группах (например, путем выбора элемента управления). группа с общим возрастным и половым распределением, аналогичным распределению случаев).Однако, в отличие от когортного исследования, сопоставление само по себе не устраняет искажения. Статистическая корректировка все еще требуется.

Выбор случаев

Отправной точкой большинства исследований «случай-контроль» является выявление случаев. Для этого требуется подходящее определение случая (см. , глава 2, ). Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы предвзятость не возникала из-за способа отбора дел. Исследование доброкачественной гипертрофии предстательной железы могло бы ввести в заблуждение, если бы случаи были выявлены при госпитализации, а на госпитализацию влияли не только наличие и тяжесть заболевания, но и другие переменные, такие как социальный класс.В общем, лучше использовать случайные, а не распространенные случаи. Как указывалось в главе 2, на распространенность влияет не только риск развития болезни, но и факторы, определяющие продолжительность болезни. Кроме того, если болезнь присутствует в течение длительного времени, то преморбидное воздействие факторов риска может быть труднее установить, особенно если оценка зависит от воспоминаний людей.
Выбор средств контроля
Обычно найти подходящий источник случаев не так уж сложно, но выбор средств контроля обычно более проблематичен.В идеале элементы управления должны удовлетворять двум требованиям. В рамках ограничений любых критериев соответствия их подверженность факторам риска и вмешивающимся факторам должна быть репрезентативной для популяции, «подверженной риску» заболеть, то есть людей, у которых болезнь не исследуется, но которые будут включены в исследование как случаи, если они были. Кроме того, воздействие средств контроля должно быть измерено с такой же точностью, что и в случае. Часто оказывается невозможным удовлетворить обе эти цели.
Обычно используются два источника управления. Преимущество средств контроля, выбранных из общей популяции (например, из регистров по возрасту и полу), заключается в том, что их воздействие, вероятно, будет репрезентативным для лиц, подверженных риску заражения. Однако оценка их воздействия может быть несопоставима с оценкой случаев, особенно если оценка достигается путем личного отзыва. Пациенты стремятся выяснить, что послужило причиной их болезни, и поэтому у них больше мотивации помнить подробности своего прошлого, чем в контрольной группе, не проявляющей особого интереса к вопросу исследования.
Измерение воздействия можно сделать более сопоставимым, если использовать в качестве контроля пациентов с другими заболеваниями, особенно если испытуемым не сообщается точная цель исследования. Однако их воздействие может быть нерепрезентативным. В качестве крайнего примера, исследование рака мочевого пузыря и курения методом случай-контроль могло бы дать весьма ошибочные результаты, если бы контроли брали из клиники грудной клетки. Если в качестве референтов будут использоваться другие пациенты, безопаснее принять ряд контрольных диагнозов, чем одну группу заболеваний.Таким образом, если одно из контролируемых заболеваний связано с изучаемым фактором риска, результирующая ошибка не будет слишком большой.
Иногда интерпретации помогает наличие двух наборов элементов управления с различными возможными источниками систематической ошибки. Например, была предложена связь между феноксигербицидами 2,4-D и 2,4,5-T и саркомой мягких тканей. В некоторых исследованиях случай-контроль, чтобы проверить это, использовались референты из общей популяции, тогда как в других использовались пациенты с другими типами рака.Исследования с использованием контрольных групп населения в целом будут склонны к переоценке риска из-за дифференциального отзыва, тогда как исследования с использованием пациентов с другими типами рака в качестве контроля будут недооценивать риск, если феноксигербициды вызывают рак, отличный от саркомы мягких тканей. Таким образом, можно ожидать, что истинный риск будет находиться где-то между оценками, полученными с помощью двух разных планов.
Когда случаи и средства контроля находятся в свободном доступе, выбор равных чисел сделает исследование наиболее эффективным.Однако количество случаев, которые могут быть изучены, часто ограничивается редкостью исследуемого заболевания. В этом случае статистическую достоверность можно повысить, взяв более одного контроля для каждого случая. Однако существует закон убывающей доходности, и обычно не стоит выходить за рамки отношения четырех или пяти элементов контроля к одному случаю.
Установление воздействия
Многие исследования случай-контроль устанавливают воздействие на основании личного воспоминания, используя либо анкету для самостоятельного заполнения, либо интервью.Достоверность такой информации будет частично зависеть от предмета обсуждения. Люди могут хорошо помнить, где они жили в прошлом или какую работу они выполняли. С другой стороны, долгосрочное воспоминание о диетических привычках, вероятно, менее надежно.
Иногда воздействие может быть установлено на основе исторических данных. Например, при исследовании связи между синуситом и последующим риском рассеянного склероза истории болезни пациентов и контрольной группы были выяснены путем поиска в их записях общей практики.При условии, что записи достаточно полны, этот метод обычно будет более точным, чем метод, зависящий от памяти.
Иногда могут использоваться долгосрочные биологические маркеры воздействия. В африканском исследовании по оценке эффективности иммунизации БЦЖ в профилактике туберкулеза история прививки была установлена путем поиска остаточного рубца на плече. Однако биологические маркеры полезны только тогда, когда они не изменяются последующим процессом болезни. Например, концентрации холестерина в сыворотке, измеренные после инфаркта миокарда, могут неточно отражать уровни до начала инфаркта.
Анализ
Статистические методы анализа исследований «случай-контроль» слишком сложны, чтобы их можно было охватить в книге такой длины. Читатели, желающие узнать больше, должны проконсультироваться с более сложными текстами или обратиться за советом к медицинскому статистику. время или за короткий период. Такую информацию можно использовать для изучения этиологии — например, связь между катарактой и витаминным статусом изучалась в поперечных исследованиях.Однако ассоциации следует интерпретировать с осторожностью. Предвзятость может возникнуть из-за отбора в исследуемую популяцию или из нее. Поперечное исследование астмы в профессиональной группе обработчиков животных недооценило бы риск, если бы развитие респираторных симптомов заставило людей искать альтернативную работу и, следовательно, быть исключенными из исследования. Поперечный дизайн также может затруднить установление того, что является причиной, а что следствием. Если употребление молока связано с язвенной болезнью, то это потому, что молоко вызывает болезнь, или потому, что больные язвой пьют молоко для облегчения своих симптомов? Из-за этих трудностей перекрестные исследования этиологии лучше всего подходят для болезней, которые вызывают незначительную инвалидность, и для досимптомных фаз более серьезных расстройств.
Другие применения перекрестных обследований связаны с планированием здравоохранения. Например, врач-терапевт, планирующий программу профилактики коронарных заболеваний, может пожелать узнать распространенность различных факторов риска среди работников, находящихся под его опекой, чтобы он мог соответствующим образом адаптировать свое вмешательство.
Chapters
Разработка и проведение аналитических исследований на местах | Служба эпидемической разведки
Создание гипотезы о вспышке листериоза, связанной с карамельными яблоками
В ноябре 2014 года американская система эпиднадзора за болезнями пищевого происхождения (PulseNet) обнаружила кластер (т.е., возможная вспышка) случаев листериоза на основе аналогичных по внешнему виду изолятов Listeria monocytogenes с помощью гель-электрофореза в импульсном поле изолятов. Никаких подозреваемых пищевых продуктов не было выявлено в ходе рутинных опросов пациентов с использованием специального вопросника Listeria с примерно 40 распространенными пищевыми источниками листериоза (например, мягкий сыр и мясные деликатесы). Описательная эпидемиология вспышки не дала никаких четких выводов: распределение по полу было почти равномерным, возрастной спектр был широким, а уровень летальности около 20% был типичным.Примечательно, однако, что 3 из 35 случаев произошли среди ранее здоровых детей школьного возраста, что очень необычно для листериоза. Большинство случаев произошло в конце октября — начале ноября.
Исследователи начали повторный опрос пациентов, используя опросник, основанный на гипотезе, с более чем 500 продуктами, но не включал карамельные яблоки. При сравнении первых девяти ответов пациентов с данными опубликованного обзора потребления продуктов питания клубника и мороженое стали гипотезами.Однако несколько опрошенных пациентов отрицали, что ели эти продукты в течение месяца до болезни. Затем следователь провел продолжительные открытые беседы с пациентами и членами их семей. Во время одного интервью он спросил об особой пище, которую ели во время недавних праздников, и жена пациента ответила, что ее муж ел фасованные карамельные яблоки накануне Хэллоуина. Хотя продукты питания были причастны к прошлым вспышкам листериоза, карамельные яблоки казались маловероятным источником.Однако интервьюер обратил внимание на эту связь, потому что ранее он беседовал с другим пациентом, который сообщил, что ел карамельные яблоки. Это событие подчеркивает важность того, чтобы один человек проводил несколько интервью, потому что этот человек может установить тонкие умственные связи, которые могут быть упущены при просмотре записей других интервьюеров. Фактически, несколько других исследователей, слушавших интервью, отметили это разоблачение — среди сотен других — но мало о нем задумали.
В этом исследовании обнаружение высокого потребления клубники и мороженого среди пациентов, а также выбор времени вспышки в период праздников помогли приготовить сладкую пищу (т.е., карамельные яблоки) кажутся более правдоподобными в качестве возможного источника.
Чтобы исследовать гипотезу карамельного яблока, исследователи спросили пять других пациентов об этом воздействии, и четверо сообщили, что ели их. На основе этих первоначальных результатов исследователи разработали и провели адресную анкету для пациентов, участвовавших в вспышке, а также для пациентов, инфицированных неродственными штаммами L. monocytogenes (т.
No related posts.

эксперимент констатирующий — это… Что такое эксперимент констатирующий?

Смотреть что такое «эксперимент констатирующий» в других словарях:

Книги

Личность учителя глазами младшего школьника (на примере сочинения в жанре портретной зарисовки)

Исследования психического развития ребенка

Краткая характеристика стратегий

История стратегии наблюдения

История стратегии констатирующего эксперимента

Педагогический Эксперимент В Дипломной Работе Пример – Telegraph

определение констатации по The Free Dictionary

выяснить в предложении | Примеры предложений по Кембриджскому словарю

Определить в предложении (особенно хорошее предложение, например, цитата, пословица …)

Тесты статистической значимости

PPA 696 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ИСПЫТАНИЯ НА ЗНАЧЕНИЕ

2) Сформулируйте нулевую гипотезу

3) ОШИБКИ ТИПА I И ТИПА II

ВЫБЕРИТЕ ВЕРОЯТНОСТЬ УРОВНЯ ОШИБКИ (АЛЬФА-УРОВЕНЬ)

4) Тест хи-квадрат

Вычислить хи-квадрат

СТЕПЕНИ СВОБОДЫ

ТАБЛИЦЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

Использование T-тестов

Чтобы вычислить значение t,

Степени свободы

Распространение Т

Интерпретировать значение t

ОТЧЕТНОСТЬ ОБ ИСПЫТАНИЯХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЕ

Заключительные комментарии

Открытие сложных оксидов с помощью автоматизированных экспериментов и анализа данных

Значимость

Abstract

Результаты

Обсуждение

Материалы и методы

Печать, кальцинирование и отображение библиотек материалов.

Предварительная обработка изображения.

Расчет коэффициента поглощения.

Модель фазовой диаграммы.

Эмерджентная модель собственности.

Распыление и определение характеристик.

Выражение признательности

Сноски

Глава 8. Исследования «случай-контроль» и перекрестные исследования

Исследования «случай-контроль»

Выбор случаев

Выбор средств контроля

Установление воздействия

Анализ

Разработка и проведение аналитических исследований на местах | Служба эпидемической разведки

Добавить комментарий Отменить ответ