01 lutego 2010

Przed spc...

Jako że tradycją staje się jakiś kwazinaukowy tekst w noc przed najważniejszym egzaminem sesji, dziś opowiemy sobie o metodologii nauki wykształconej wśród studentów.

Pierwsza metoda - "na pandę" - nie wymaga komentarza. Najprostsza, najmniej wyrafinowana, aczkolwiek bywa skuteczna.
metoda "na Zorro" - polega na podsumowaniu długiego i skomplikowanego wyprowadzenia fantazyjnym skreśleniem w kształcie litery Z. Jest to alternatywa wobec stwierdzenia "co kończy dowód". Nikt nie ma bowiem wątpliwości, że zakończony "na Zorro" dowód nie będzie dalej kontynuowany.
metoda prób i błędów - polega na losowym zmienianiu znaków + i - w równaniach w odrzuconym sprawozdaniu i ponownym oddaniu tak poprawionej pracy.
Warto zwrócić uwagę, że na podstawie zbliżonej metody udoskonalania rozwiązania powstały pierwsze algorytmy genetyczne pod koniec lat 80. - jest to wielki wkład studentów w rozwój światowej nauki.

Ważne miejsce w teorii pomiaru mają stała Lesera i czynnik Naciągajewa. Pierwsza wartość służy do regulowania błędów systematycznych pomiaru, zaś za pomocą czynnika Naciągajewa zwiększamy bądź zmniejszamy odchylenie standardowe uzyskanych pomiarów. Odpowiednio zastosowane, stwarzają wielkie możliwości dla studenta. Wsród potencjalnych zastosowań należy wymienić:
- przystosowywanie danych pomiarowych uzyskanych przez inną grupę/rocznik do własnych potrzeb - wiadomo iż każdy pomiar kosztuje, a więc wykonywanie własnych byłoby nieekonomiczne, skoro wykonano ich już dość dużo
- symulowanie zastosowania wielu przyrządów pomiarowych - często zdarzają się laboratoria, których celem jest zbadanie i porównanie parametrów metrologicznych kilku różnych przyrządów. Wykorzystanie stałej Lesera i czynnika Naciągajewa (zwłaszcza tego drugiego) pozwala na wykonanie pomiarów tylko jednym z tych przyrządów i dostosowanie wyników do pozostałych.

Przykład typowego zastosowania:
Mamy serię pomiarów, których średnia xśr = X, odch. stand. σ = Σ. Spodziewamy się, że przyrząd do którego dostosowujemy pomiary ma 5-krotnie większe błędy pomiaru.
Należy więc przyjąć czynnik Naciącajewa n=5 : σ2 = nΣ = 5Σ. Dla uwiarygodnienia pomiarów zastosujemy również stałą Lesera: L ~= 0,05X. Tak więc xśr2 = L+X= 1,05X.
Tak dostosowane dane pomiarowe są bardzo wiarygodne i mało który prowadzący zwróci uwagę na oszczędność czasu i pieniędzy uczelni, jaką dokonaliśmy.

Istotną kwestią jest dobór wartości L i n. Istnieje kilka metod ich wyznaczania na drodze teoretycznej jak i empirycznej.
W powyższym przykładzie zastosowano metodę kombinowaną: czynnik Naciągajewa n został dobrany na podstawie badań teoretycznych, przeprowadzonych przez starszy rocznik, bądź osobiście (na ogół w prezentacji z wykładu). Stała Lesera została ustalona na podstawie doświadczenia eksperymentatora, który prawdopodobnie stwierdził że 5% błąd systematyczny dobrze zamodeluje zużycie sprzętu z wczesnych lat 70-tych. Trzeba jednak zaznaczyć, że priorytet ma zasada "aby dobrze było". Podane tu reguły są raczej ogólne, do każdego przypadku należy mieć indywidualne podejście. Doświadczony eksperymentator potrafi na oko ocenić, czy uzyskiwane wyniki są rozsądne.

Wartą wspomnienia ciekawostką jest też niedawne, dość głośne odkrycie w fizyce, mianowicie siła odnaukowa.
Zakładając człowieka w warunkach normalnych, następuje jego oddziaływanie z materiałem do nauczenia, na skutek czego powstaje siła odpychająca:



Gdzie:
N - ilość materiału do przyswojenia
f - opcje spędzenia czasu (koszt alternatywny nauki)
tr - czas, jaki rodzice spędzają "susząc głowę"
Należy zwrócić uwagę, że dla przeciętnego studenta, pod nieobecność rodziców, siła odnaukowa w granicy dąży do nieskończoności:




Co było do udowodnienia.