Wiki ТНТУ - Внесок користувача [uk]

Проведення експерименту

2010-02-24T14:39:10Z

Bojkoio: /* Анкета для збору апріорної інформації */

{{Завдання|Nata|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}
{| cellspacing="0" cellpadding="0" style="clear: {{{clear|right}}}; margin-bottom: .5em; float: right; padding: .5em 0 .8em 1.4em; background: none; width: {{{width|{{{1|auto}}}}}};" {{#if:{{{limit|}}}|class="toclimit-{{{limit}}}"}}
| __TOC__
|}
<noinclude>

http://elartu.tstu.edu.ua/handle/123456789/349 Презентація доповіді (університетський репозиторій).

= Загальне поняття експерименту =
Є декілька визначень поняттю експеримент[2]:
#Спроба, дослід, які потребують підтвердження чи спростування.
#Форма пізнання об'єктивної дійсності, один з основних методів наукового дослідження, в якому вивчення явищ відбувається в доцільно вибраних або штучно створених умовах, що забезпечують появу тих процесів, спостереження яких необхідне для встановлення закономірних зв'язків між явищами.

=Види експериментів[5]=
#За галузями наук:
#*фізичні;
#*хімічні;
#*психологічні і т.д.
#За способом формування умов досліду:
#*природні умови;
#*штучні умови.
#За метою досліджень:
#*констатуючі;
#*пошукові;
#*вирішальні.
#За організацією та місцем виконання:
#*польові;
#*виробничі;
#*лабораторні.
#За характером впливу на об’єкт дослідження:
#*інформаційні;
#*енергетичні;
#*матеріальні.
#За типом моделей, що вивчаються під час досліду:
#*матеріальні;
#*уявні (віртуальні).
#За числом факторів, які контролюються:
#*однофакторні;
#*багатофакторні.
#За можливістю впливу на умови проведення експерименту:
#*активні;
#*пасивні.
#За реалізацією всіх можливих поєднань рівнів факторів:
#*повні факторні;
#*дробові факторні.

=Проведення експерименту=

Для проведення експерименту необхідно створити певні умови. Сукупність умов, в яких відбувається експеримент, має назву експериментальної ситуації. Експериментальна ситуація має гарантувати, що саме досліджуваний у цьому експерименті чинник, а не будь-який інший, є причиною зафіксованих у ході експерименту змін в об'єкті.

Експеримент ґрунтується на розробці певної гіпотетичної моделі розглядуваного явища. На підставі цієї моделі явище описують як систему змінних, серед яких виокремлюють незалежні та залежні змінні. Незалежна змінна – це той новий чинник, що його вводять у діяльність експериментальної групи. Він повинен мати такі якості, як усталеність, самостійність, можливість справляти вплив на стан об'єкта дослідження. Залежною змінною називають такий чинник, який змінюється під впливом незалежної змінної.

Головним дослідницьким документом при проведенні експерименту є його протокол(журнал). У ньому зазначають найменування теми експериментального дослідження й час його проведення.

Спочатку аналізується обстановка до введення експериментального чинника.

У протоколі має бути відзначено, які показники виокремлені як незалежні та залежні змінні, а також за допомоги яких процедур фіксуються дані щодо всіх контрольованих змінних. Далі фіксуються початок дії експериментального чинника та те, як власне вплинула експериментальна ситуація на поведінку всієї системи

==Основні етапи проведення експерименту[3]==

#Висування експериментальної гіпотези. Експериментальна гіпотеза, на відміну від теоретичної, повинна бути сформульована у вигляді висловлення: «Якщо... те...». Крім того, вона повинна бути конкретизована. Це означає, що вхідні у висловлення «якщо А, то В» змінні А і В повинні контролюватися в експерименті: А – управлятися експериментатором, а В – реєструватися безпосередньо або за допомогою апаратури.
#Планування проведення експерименту. Планується час і місце проведення експерименту, вибирається експериментатор, складаються інструкції.
#Підготовка експерименту. Дослідник готує експериментальне помешкання й устаткування. Дослідник повинен вибрати експериментальний інструмент, що дозволяв би йому:
#*управляти незалежною перемінною;
#*реєструвати залежну перемінну.
#:Крім того, умови експерименту (помешкання, ситуація, час і ін.) повинні або повторювати вплив зовнішніх змінних, або зберігати константність розміру їхнього впливу на залежну змінну. Якщо це необхідно, проводиться декілька спробних дослідів для налагодження процедури експерименту.
#Проведення експерименту. Експериментатор повинен чітко знати і дотримуватись порядку дій у ході дослідження (перед експериментатором можуть лежати інструкція, у якій зафіксований цей порядок) В експерименті може брати участь і асистент. Він бере на себе допоміжні задачі. Частіше усього саме асистент веде протокол. Експеримент у залежності від цілей дослідження може бути частково або цілком автоматизованим.
#Статистична обробка експериментальних даних. Після проведення експерименту отримані в результаті дослідження дані опрацьовуються статистично. Звичайно методи опрацювання даних вибираються на стадії планування експерименту або ж ще раніше – при висуванні експериментальної гіпотези.
#Висновки й інтерпретація результатів. Цей етап є завершальним у дослідницькому циклі. Результатом експериментального дослідження є підтвердження або спростування експериментальної гіпотези.

=Анкета для збору апріорної інформації=

При підготовці до проведення експерименту необхідно вияснити ряд питань, від яких в певній мірі залежить успішність досягнення поставленої задачі. З цією метою складають анкету для збору апріорної інформації та ведуть журнал(протокол) експерименту по якому потім даний експеримент можна відтворити[1].

Туди включають наступні пункти:
#Короткий опис процесу, об’єкту.
#Формулювання цілі(мети) дослідження
#Список параметрів, що фіксуються в ході досліджень. Для цього можна використати наступну таблицю[4].
#:<table width="700px" border="1">
<tr>
<th scope="col">№ параметра </th>
<th scope="col">Назва </th>
<th scope="col">Розмірність </th>
<th scope="col">Точність </th>
<th scope="col">Примітка </th>
</tr>
<tr>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
</tr>
#:</table>
#Список факторів:
#*всіх “запідозрюваних” факторів, що впливають на досліджуваний об’єкт;
#*факторів, включених в даний експеримент.

Потрібно зазначити, чи існує можливість встановлення факторів на будь-якому заданому рівні, чи не змінюється їх значення під час проведення експерименту, чи не можуть деякі комбінації факторів привести до зупинки процесу(напр. Вибух, не технологічність і т.д.)

Список цих факторів можна оформити в вигляді наступної таблиці[4].

<table width="90%" border="1">
<tr>
<th scope="col">№ параметра </th>
<th scope="col">Назва </th>
<th scope="col">Розмірність </th>
<th scope="col">Точність </th>
<th scope="col">К-сть рівнів </th>
<th scope="col">Інтервал варювання </th>
<th scope="col">Перший рівень </th>
<th scope="col">К-сть паралельних дослідів </th>
<th scope="col">Примітка </th>
</tr>
<tr>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
</tr>
</table>

#Бажана кількість експериментів, час проведення одного експерименту та дослідження взагалі.
#Вартість і затрати праці при проведенні одного досліду.
#Можливість проведення паралельних дослідів і вимірів.
#Бажана стратегія проведення дослідів(наприклад, по одному в день)
#Результати проведення досліджень

Результати досліджень слід оформляти в спеціальних таблицях(матрицях планування).

Якщо для фіксованих рівнів факторів проводиться багато паралельних дослідів, тобто коли в кожній окремій комірці з номером (i,j) необхідно розмістити багато експериментальних даних, всю таблицю можна розбити на певні частини, в кожній з яких фіксуються експериментальні дані, коли, наприклад, міняється один фактор, а другий фіксований на певному рівні. Більше того, оформити окремо можна і кожну комірку, в якій крім результатів вимірювань може бути включена додаткова інформація: дата проведення окремих досліджень; час цих досліджень; безпосередньо результати досліджень і т.д.

Акуратно оформлена таблиця дозволяє економити час при вводі даних в ЕОМ, проводити відповідний аналіз даних та інше.

Журнал оформляють наперед в відповідності до методики і плану дослідження так, щоб був зрозумілим порядок дій. Першу сторінку можна присвятити вибору цілі дослідження і параметрам оптимізації, з вказанням їх розмірностей. Бажано перечислити всі параметри, котрі можуть служити характеристиками процесу і вказати, який між ними існує зв’язок. На другій сторінці перечисляють фактори і розміщують таблицю рівнів факторів, інтервалів їх варіювання та розмірностей. Для матриці планування доцільно виділити розгортку журналу, щоб мати можливість в разі потреби доповнити її додатковими стовпцями, записати повторні дослідження, примітки. При складанні робочої матриці планування також необхідно виділити місце для стовпців, в яких відмічаються дати проведення дослідів і прізвища лаборантів, котрі ці досліди проводять(в випадку, коли експеримент проводять декілька людей). Окремі сторінки потрібно виділити для підрахунків, які необхідні для виявлення кількості всіх компонентів досліду, а також для аналізу результатів експерименту. Вкінці відводиться місце для висвітлення висновків експерименту.

=Список використаних джерел=

#Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановський Планирование експеримента при поиске оптимальних условий, М.,«Наука», 1976
#http://uk.wikipedia.org/wiki/Експеримент (січень 2010)
#http://refsmarket.org.ua/viewfree_4_10412.html (січень 2010)
#Методичні вказівки до проведення лабораторної роботи №1 «Постановка експерименту по дослідженню залежності функціонального стану людини від дії факторів у вигляді фізичного навантаження». Укладач М.В.Приймак. Тернопіль ТДТУ 2003
#http://www.leneyka.ru/2009/01/21/klasifikaciya-eksperimentiv.html (лютий 2010)

{{Завдання:Виступ|Nata|10 лютого 2010|Проведення експерименту. Анкета для збору даних}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]

Проведення експерименту

2010-02-24T14:33:25Z

Bojkoio: /* Основні етапи проведення експерименту[3] */

{{Завдання|Nata|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}
{| cellspacing="0" cellpadding="0" style="clear: {{{clear|right}}}; margin-bottom: .5em; float: right; padding: .5em 0 .8em 1.4em; background: none; width: {{{width|{{{1|auto}}}}}};" {{#if:{{{limit|}}}|class="toclimit-{{{limit}}}"}}
| __TOC__
|}
<noinclude>

http://elartu.tstu.edu.ua/handle/123456789/349 Презентація доповіді (університетський репозиторій).

= Загальне поняття експерименту =
Є декілька визначень поняттю експеримент[2]:
#Спроба, дослід, які потребують підтвердження чи спростування.
#Форма пізнання об'єктивної дійсності, один з основних методів наукового дослідження, в якому вивчення явищ відбувається в доцільно вибраних або штучно створених умовах, що забезпечують появу тих процесів, спостереження яких необхідне для встановлення закономірних зв'язків між явищами.

=Види експериментів[5]=
#За галузями наук:
#*фізичні;
#*хімічні;
#*психологічні і т.д.
#За способом формування умов досліду:
#*природні умови;
#*штучні умови.
#За метою досліджень:
#*констатуючі;
#*пошукові;
#*вирішальні.
#За організацією та місцем виконання:
#*польові;
#*виробничі;
#*лабораторні.
#За характером впливу на об’єкт дослідження:
#*інформаційні;
#*енергетичні;
#*матеріальні.
#За типом моделей, що вивчаються під час досліду:
#*матеріальні;
#*уявні (віртуальні).
#За числом факторів, які контролюються:
#*однофакторні;
#*багатофакторні.
#За можливістю впливу на умови проведення експерименту:
#*активні;
#*пасивні.
#За реалізацією всіх можливих поєднань рівнів факторів:
#*повні факторні;
#*дробові факторні.

=Проведення експерименту=

Для проведення експерименту необхідно створити певні умови. Сукупність умов, в яких відбувається експеримент, має назву експериментальної ситуації. Експериментальна ситуація має гарантувати, що саме досліджуваний у цьому експерименті чинник, а не будь-який інший, є причиною зафіксованих у ході експерименту змін в об'єкті.

Експеримент ґрунтується на розробці певної гіпотетичної моделі розглядуваного явища. На підставі цієї моделі явище описують як систему змінних, серед яких виокремлюють незалежні та залежні змінні. Незалежна змінна – це той новий чинник, що його вводять у діяльність експериментальної групи. Він повинен мати такі якості, як усталеність, самостійність, можливість справляти вплив на стан об'єкта дослідження. Залежною змінною називають такий чинник, який змінюється під впливом незалежної змінної.

Головним дослідницьким документом при проведенні експерименту є його протокол(журнал). У ньому зазначають найменування теми експериментального дослідження й час його проведення.

Спочатку аналізується обстановка до введення експериментального чинника.

У протоколі має бути відзначено, які показники виокремлені як незалежні та залежні змінні, а також за допомоги яких процедур фіксуються дані щодо всіх контрольованих змінних. Далі фіксуються початок дії експериментального чинника та те, як власне вплинула експериментальна ситуація на поведінку всієї системи

==Основні етапи проведення експерименту[3]==

#Висування експериментальної гіпотези. Експериментальна гіпотеза, на відміну від теоретичної, повинна бути сформульована у вигляді висловлення: «Якщо... те...». Крім того, вона повинна бути конкретизована. Це означає, що вхідні у висловлення «якщо А, то В» змінні А і В повинні контролюватися в експерименті: А – управлятися експериментатором, а В – реєструватися безпосередньо або за допомогою апаратури.
#Планування проведення експерименту. Планується час і місце проведення експерименту, вибирається експериментатор, складаються інструкції.
#Підготовка експерименту. Дослідник готує експериментальне помешкання й устаткування. Дослідник повинен вибрати експериментальний інструмент, що дозволяв би йому:
#*управляти незалежною перемінною;
#*реєструвати залежну перемінну.
#:Крім того, умови експерименту (помешкання, ситуація, час і ін.) повинні або повторювати вплив зовнішніх змінних, або зберігати константність розміру їхнього впливу на залежну змінну. Якщо це необхідно, проводиться декілька спробних дослідів для налагодження процедури експерименту.
#Проведення експерименту. Експериментатор повинен чітко знати і дотримуватись порядку дій у ході дослідження (перед експериментатором можуть лежати інструкція, у якій зафіксований цей порядок) В експерименті може брати участь і асистент. Він бере на себе допоміжні задачі. Частіше усього саме асистент веде протокол. Експеримент у залежності від цілей дослідження може бути частково або цілком автоматизованим.
#Статистична обробка експериментальних даних. Після проведення експерименту отримані в результаті дослідження дані опрацьовуються статистично. Звичайно методи опрацювання даних вибираються на стадії планування експерименту або ж ще раніше – при висуванні експериментальної гіпотези.
#Висновки й інтерпретація результатів. Цей етап є завершальним у дослідницькому циклі. Результатом експериментального дослідження є підтвердження або спростування експериментальної гіпотези.

=Анкета для збору апріорної інформації=

При підготовці до проведення експерименту необхідно вияснити ряд питань, від яких в певній мірі залежить успішність досягнення поставленої задачі. З цією метою складають анкету для збору апріорної інформації та ведуть журнал(протокол) експерименту по якому потім даний експеримент можна відтворити[1].

Туди включають наступні пункти:
#Короткий опис процесу, об’єкту.
#Формулювання цілі(мети) дослідження
#Список параметрів, що фіксуються в ході досліджень. Для цього можна використати наступну таблицю[4].

<table width="700px" border="1">
<tr>
<th scope="col">№ параметра </th>
<th scope="col">Назва </th>
<th scope="col">Розмірність </th>
<th scope="col">Точність </th>
<th scope="col">Примітка </th>
</tr>
<tr>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
</tr>
</table>

#Список факторів:
#*всіх “запідозрюваних” факторів, що впливають на досліджуваний об’єкт;
#*факторів, включених в даний експеримент.

Потрібно зазначити, чи існує можливість встановлення факторів на будь-якому заданому рівні, чи не змінюється їх значення під час проведення експерименту, чи не можуть деякі комбінації факторів привести до зупинки процесу(напр. Вибух, не технологічність і т.д.)

Список цих факторів можна оформити в вигляді наступної таблиці[4].

<table width="90%" border="1">
<tr>
<th scope="col">№ параметра </th>
<th scope="col">Назва </th>
<th scope="col">Розмірність </th>
<th scope="col">Точність </th>
<th scope="col">К-сть рівнів </th>
<th scope="col">Інтервал варювання </th>
<th scope="col">Перший рівень </th>
<th scope="col">К-сть паралельних дослідів </th>
<th scope="col">Примітка </th>
</tr>
<tr>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
<td> </td>
</tr>
</table>

#Бажана кількість експериментів, час проведення одного експерименту та дослідження взагалі.
#Вартість і затрати праці при проведенні одного досліду.
#Можливість проведення паралельних дослідів і вимірів.
#Бажана стратегія проведення дослідів(наприклад, по одному в день)
#Результати проведення досліджень

Результати досліджень слід оформляти в спеціальних таблицях(матрицях планування).

Якщо для фіксованих рівнів факторів проводиться багато паралельних дослідів, тобто коли в кожній окремій комірці з номером (i,j) необхідно розмістити багато експериментальних даних, всю таблицю можна розбити на певні частини, в кожній з яких фіксуються експериментальні дані, коли, наприклад, міняється один фактор, а другий фіксований на певному рівні. Більше того, оформити окремо можна і кожну комірку, в якій крім результатів вимірювань може бути включена додаткова інформація: дата проведення окремих досліджень; час цих досліджень; безпосередньо результати досліджень і т.д.

Акуратно оформлена таблиця дозволяє економити час при вводі даних в ЕОМ, проводити відповідний аналіз даних та інше.

Журнал оформляють наперед в відповідності до методики і плану дослідження так, щоб був зрозумілим порядок дій. Першу сторінку можна присвятити вибору цілі дослідження і параметрам оптимізації, з вказанням їх розмірностей. Бажано перечислити всі параметри, котрі можуть служити характеристиками процесу і вказати, який між ними існує зв’язок. На другій сторінці перечисляють фактори і розміщують таблицю рівнів факторів, інтервалів їх варіювання та розмірностей. Для матриці планування доцільно виділити розгортку журналу, щоб мати можливість в разі потреби доповнити її додатковими стовпцями, записати повторні дослідження, примітки. При складанні робочої матриці планування також необхідно виділити місце для стовпців, в яких відмічаються дати проведення дослідів і прізвища лаборантів, котрі ці досліди проводять(в випадку, коли експеримент проводять декілька людей). Окремі сторінки потрібно виділити для підрахунків, які необхідні для виявлення кількості всіх компонентів досліду, а також для аналізу результатів експерименту. Вкінці відводиться місце для висвітлення висновків експерименту.

=Список використаних джерел=

#Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановський Планирование експеримента при поиске оптимальних условий, М.,«Наука», 1976
#http://uk.wikipedia.org/wiki/Експеримент (січень 2010)
#http://refsmarket.org.ua/viewfree_4_10412.html (січень 2010)
#Методичні вказівки до проведення лабораторної роботи №1 «Постановка експерименту по дослідженню залежності функціонального стану людини від дії факторів у вигляді фізичного навантаження». Укладач М.В.Приймак. Тернопіль ТДТУ 2003
#http://www.leneyka.ru/2009/01/21/klasifikaciya-eksperimentiv.html (лютий 2010)

{{Завдання:Виступ|Nata|10 лютого 2010|Проведення експерименту. Анкета для збору даних}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]

Головна сторінка

2010-01-30T12:55:20Z

Bojkoio:

{{Розділ головної сторінки | x=0 | y=0 | Заголовок=ТНТУ Wiki - відкриті знання та Навчання 2.0 |Зміст=
* Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
}}

{{Розділ головної сторінки | x=0 | y=1 | Заголовок=КОРОТКО ПРО ПРОЕКТ |Зміст=
Головна ідея - створити базу знань, котру будуть наповнювати викладачі разом зі студентами з метою кращого опанування останніми навчальних дисциплін. Роль викладача - створити структуру (кістяк) навчального предмету, використовуючи можливості ВіКі. За основу може слугувати робоча програма, а наповнення матеріалів лекцій, практичних і т.п. - це колективна робота викладача та студентів поточного курсу, котрі вивчають даний предмет.
}}

{| cellpadding="0" cellspacing="0" width="100%"
|- valign="top"
| width="54%" |

<div style="center; border:1px solid #cccccc; -moz-border-radius: 5px; padding: 3px 5px; margin: 0px 0px 0px 0px;">
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=[[ПЕРЕЛІК НАВЧАЛЬНИХ ДИСЦИПЛІН]] |Зміст=
Запрошуємо викладачів університету та студентів до співпраці.
mailto:taltek.te@gmail.com (ТЕМА ЛИСТА: WIKI)}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Які матеріали можна (і потрібно) накопичувати ? |Зміст=
Корисною буде вся доступна інформація (зрозуміло, що в електронному варіанті), котра допоможе студенту опанувати конкретну навчальну дисципліну, а також доречно доповнить нашу загальноуніверситетську енциклопедичну базу знань. Результатом буде не просто архів файлів та папок з різного роду електронними документами (книги, статі, курси лекцій, матеріяли до виконання лабораторних, курсових тощо), а ВіКі-енциклопедія зі своєю структурою та перехресними гіперпосиланнями.
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Як швидко навчитися створювати wiki-сторінки |Зміст=
* [http://ru.wikipedia.org/wiki/Википедия:Как_править_статьи Як правити статті ВіКі]
* [http://delicious.com/taltek/wiki.howto Підбірка посилань, як редагувати ВіКі];
* [http://wiki.tstu.edu.ua/index.php?title=Формули_MS_Word_MathType Формули MS Word (MathType) -> WiKi. Як легко ковертувати у Wiki Math (latex)];
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Деякі корисні ресурси |Зміст=
* [http://www.mediawiki.org/wiki/Manual:Configuration_settings Список налаштувань];
* [http://www.mediawiki.org/wiki/Manual:FAQ Часті питання з приводу MediaWiki];
* [https://lists.wikimedia.org/mailman/listinfo/mediawiki-announce Розсилка повідомлень про появу нових версій MediaWiki].
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Статистика |Зміст=
На сьогодні ресурс містить '''[[Special:Statistics|{{NUMBEROFARTICLES}}]]'''
{{plural:{{NUMBEROFARTICLES}}|статтю|статті|статей}}.
}}
</div>
| width="1%" |  
| width="45%" |
<div style="center; border:1px solid #cccccc; -moz-border-radius: 10px; padding: 3px 5px; margin: 0px 0px 0px 0px;">
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Нові статті |Зміст=
{{Special:NewPages}}.
}}
</div>
|}


{|border=0 width=100%
|style="text-align:left;" | [[Концепція ресурса|'''Концепція''']]
|style="text-align:center;" | [[Інструктаж|'''Інструктаж''']]
|style="text-align:center;" | [[Спеціальна:Categories|'''Всі статті (категорії)''']]
|style="text-align:center;" | [[Спеціальна:WantedPages|'''Ненаписані статті''']]
|style="text-align:center;" | [[Корисні посилання|'''Деякі корисні ресурси''']]
|style="text-align:center;" | [[ЧаПи|'''Часті питання''']]
|style="text-align:right;" | [[Довідка|'''Довідка''']]
|}
----
{|style ="width:100%; border: 1px solid #AAAAAA; text-align:center; padding: 7px 7px 7px 7px;"
| Ідея створення загально універститеської бази знань 2010 (с) [[Назаревич О.Б.]]
|}

__NOTOC__
__NOEDITSECTION__

Головна сторінка

2010-01-30T11:55:36Z

Bojkoio:

Головна сторінка

2010-01-30T11:23:27Z

Bojkoio: Додав вирівнювання статтей в дві колонки як на Укр. вікі. та вивіс список нових статей, нажаль незнаю як обмежити кількість стетей які по

{{Розділ головної сторінки | x=0 | y=0 | Заголовок=ТНТУ Wiki - відкриті знання та Навчання 2.0 |Зміст=
* Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
}}

{{Розділ головної сторінки | x=0 | y=1 | Заголовок=КОРОТКО ПРО ПРОЕКТ |Зміст=
Головна ідея - створити базу знань, котру будуть наповнювати викладачі разом зі студентами з метою кращого опанування останніми навчальних дисциплін. Роль викладача - створити структуру (кістяк) навчального предмету, використовуючи можливості ВіКі. За основу може слугувати робоча програма, а наповнення матеріалів лекцій, практичних і т.п. - це колективна робота викладача та студентів поточного курсу, котрі вивчають даний предмет.
}}

{| cellpadding="0" cellspacing="0" width="100%"
|- valign="top"
| width="54%" |

<div style="center; border:1px solid #cccccc; -moz-border-radius: 5px; padding: 3px 5px; margin: 0px 0px 0px 0px;">
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=[[ПЕРЕЛІК НАВЧАЛЬНИХ ДИСЦИПЛІН]] |Зміст=
Запрошуємо викладачів університету та студентів до співпраці.
mailto:taltek.te@gmail.com (ТЕМА ЛИСТА: WIKI)}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Які матеріали можна (і потрібно) накопичувати ? |Зміст=
Корисною буде вся доступна інформація (зрозуміло, що в електронному варіанті), котра допоможе студенту опанувати конкретну навчальну дисципліну, а також доречно доповнить нашу загальноуніверситетську енциклопедичну базу знань. Результатом буде не просто архів файлів та папок з різного роду електронними документами (книги, статі, курси лекцій, матеріяли до виконання лабораторних, курсових тощо), а ВіКі-енциклопедія зі своєю структурою та перехресними гіперпосиланнями.
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Як швидко навчитися створювати wiki-сторінки |Зміст=
* [http://ru.wikipedia.org/wiki/Википедия:Как_править_статьи Як правити статті ВіКі]
* [http://delicious.com/taltek/wiki.howto Підбірка посилань, як редагувати ВіКі];
* [http://wiki.tstu.edu.ua/index.php?title=Формули_MS_Word_MathType Формули MS Word (MathType) -> WiKi. Як легко ковертувати у Wiki Math (latex)];
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Деякі корисні ресурси |Зміст=
* [http://www.mediawiki.org/wiki/Manual:Configuration_settings Список налаштувань];
* [http://www.mediawiki.org/wiki/Manual:FAQ Часті питання з приводу MediaWiki];
* [https://lists.wikimedia.org/mailman/listinfo/mediawiki-announce Розсилка повідомлень про появу нових версій MediaWiki].
}}
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Статистика |Зміст=
На сьогодні ресурс містить '''[[Special:Statistics|{{NUMBEROFARTICLES}}]]'''
{{plural:{{NUMBEROFARTICLES}}|статтю|статті|статей}}.
}}
</div>
| width="1%" |  
| width="45%" |
<div style="center; border:1px solid #cccccc; -moz-border-radius: 10px; padding: 3px 5px; margin: 0px 0px 0px 0px;">
{{Розділ головної сторінки | Заголовок=Нові статті |Зміст=
{{Спеціальна:NewPages}}.
}}
</div>
|}

Чорний ящик

2010-01-29T19:35:15Z

Bojkoio:

{{Завдання|Bojkoio|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}
{| cellspacing="0" cellpadding="0" style="clear: {{{clear|right}}}; margin-bottom: .5em; float: right; padding: .5em 0 .8em 1.4em; background: none; width: {{{width|{{{1|auto}}}}}};" {{#if:{{{limit|}}}|class="toclimit-{{{limit}}}"}}
| __TOC__
|}
<noinclude>
<div class="infobox" style="width:40em; font-size:85%; padding-left:5px; width:360px;">
'''''Чорний ящик''''' являє собою важливий елемент у плануванні експерименту та в науці загалом. Використовуючи дане поняття тисячі вчених світу отримують змогу використовувати той рівень поглиблення при дослідженні об’єкту який необхідний для досягнення оптимального результату планування.
</div>

= Планування експерименту =
<div class="tright" style="clear:none">[[Файл:Eksperument.jpg|thumb|center|]]</div>
Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

<center>Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження</center>

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».
<div class="tright" style="clear:none">[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]</div>

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.

Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
<math>y=\varphi(x_1,x_2,...,x_K)</math>, де символ <math>\varphi()</math>, як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».
Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»
#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)
#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Bojkoio|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Файл:Eksperument.jpg

2010-01-29T19:00:43Z

Bojkoio:

Чорний ящик

2010-01-29T18:31:06Z

Bojkoio:

{{Завдання|Bojkoio|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}

{| cellspacing="0" cellpadding="0" style="clear: {{{clear|right}}}; margin-bottom: .5em; float: right; padding: .5em 0 .8em 1.4em; background: none; width: {{{width|{{{1|auto}}}}}};" {{#if:{{{limit|}}}|class="toclimit-{{{limit}}}"}}
| __TOC__
|}
<noinclude>

= Планування експерименту =

Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

<center>Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження</center>

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».
<div class="tright" style="clear:none">[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]</div>

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.

Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
<math>y=\varphi(x_1,x_2,...,x_K)</math>, де символ <math>\varphi()</math>, як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».
Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»
#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)
#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Bojkoio|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Чорний ящик

2010-01-27T15:03:07Z

Bojkoio:

{{Завдання|Бойко Ігор|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}

= Планування експерименту =

Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

<center>Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження</center>

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».

[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.

Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
<math>y=\varphi(x_1,x_2,...,x_K)</math>, де символ <math>\varphi()</math>, як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».
Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»
#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)
#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Бойко Ігор|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Чорний ящик

2010-01-27T14:02:26Z

Bojkoio:

{{Завдання|Бойко Ігор|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}

= Планування експерименту =

Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».

[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.

Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
<math>y=\varphi(x_1,x_2,...,x_K)</math>, де символ <math>\varphi()</math>, як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».
Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»
#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)
#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Бойко Ігор|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Чорний ящик

2010-01-27T14:01:45Z

Bojkoio:

{{Завдання|Бойко Ігор|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}

= Планування експерименту =

Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».

[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.

Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
<math>y=\varphi(x_1,x_2,...,x_K)</math>, де символ <math>\varphi()</math>, як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».
Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»

#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)

#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Бойко Ігор|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Чорний ящик

2010-01-27T13:53:02Z

Bojkoio: Створив статтю, але ще мабуть буду вносити зміни

{{Завдання|Бойко Ігор|Назаревич О.Б.|28 лютого 2010}}

= Планування експерименту =

Завдання, для вирішення яких може використовуватися планування експерименту, надзвичайно різноманітні. До них відносяться: пошук оптимальних умов,
побудова інтерполяційних формул, вибір істотних факторів, оцінка та уточнення констант теоретичних моделей, вибір найбільш прийнятних з деякої безлічі гіпотез про механізми явищ, дослідження діаграм склад - властивість і т.д.
Пошук оптимальних умов є одним з найбільш поширених науково - технічних завдань. Вони виникають в той момент, коли встановлена можливість проведення процесу і необхідно знайти найкращі (оптимальні) умови його реалізації.
Такі завдання називаються завданнями оптимізації. Процес їх рішення називається процесом оптимізації або просто оптимізацією. Вибір оптимального складу багатокомпонентних сумішей та сплавів, підвищення продуктивності діючих установок, підвищення якості продукції, зниження витрат на її отримання - ось приклади задач оптимізації.

= “Чорний ящик” =
== Схема чорного ящика (його функціональна структура) ==

Далі слідує поняття - об'єкт дослідження. Для його опису зручно користуватися поданням про кібернетичної системи, яка схематично зображена на рис.1.
Таку схему називають «чорним ящиком».
Чорний ящик - термін, що використовується в точних науках (зокрема, системотехніці, кібернетики та фізики) для позначення системи, механізм роботи якої дуже складний, невідомий або не важлива в рамках цієї задачі. Такі системи зазвичай мають якийсь «вхід» для введення інформації та «вихід» для відображення результатів роботи. Стан виходів звичайно функціонально залежить від стану входів і т.д.
Якщо механізм роботи не важливий, то залежність результатів від вхідних даних, як правило, відома; концепція чорного ящика при цьому використовується, щоб не відволікатися на внутрішню будову. Проте такий підхід може дати помилку при використанні пристрою на межі його можливостей.

[[Файл:1.png|thumb|center|Схематичне зображення чорного ящика]]

Рис.1 - Схема представлення об'єкта дослідження

Представлення об'єкта у вигляді такої схеми базується на принципі «чорного ящика». Тобто ми маємо наступні групи параметрів:
# керуючі (вхідні) Хі, які називаються факторами;
# вихідні параметри Уі., які називаються параметрами стану;
# Wi-впливи.

Стрілки праворуч зображують чисельні характеристики цілей дослідження. Ми їх позначаємо літерою ігрек (у) і називаємо параметрами оптимізації. У літературі зустрічаються інші назви:
*критерій оптимізації,
*цільова функція,
*вихід «чорного ящика» і т.д.

== Математична модель чорного ящика ==

Для проведення експерименту необхідно мати можливість впливати на поведінку «чорного ящика». Всі способи такого впливу ми позначаємо літерою ікс (х) і називаємо факторами. Їх також називають також входами «чорного ящика».

[[Файл:2.png|thumb|center|Схема чорного ящика]]

При вирішенні задачі використовують математичні моделі дослідження. Під математичною моделлю ми розуміємо рівняння, що зв'язує параметр оптимізації з чинниками.
Це рівняння в загальному вигляді можна записати так:
у = φ (х1, х 2 ,..., х К),
де символ φ (), як завжди в математиці, замінює слова: «функція від».

Така функція називається функцією відгуку.

Кожен фактор може приймати в досліді одне з декількох значень. Ці значення називаються рівнями. Для полегшення побудови «чорного ящика» і експерименту фактор повинен мати певне число дискретних рівнів. Фіксований набір рівнів факторів визначає одне з можливих станів «чорного ящика».
Одночасно це є умовою проведення одного з можливих дослідів. Якщо перебрати всі можливі набори станів, то виходить безліч різних станів «чорного ящика».
Це буде число можливих різних дослідів.

Число можливих дослідів визначають за виразом:
<math>N=P^K</math>,
де:
*N - число дослідів;
*р - число рівнів;
*K - число факторів.

Реальні об'єкти зазвичай мають величезну складність. Так, на перший погляд, проста система з п'ятьма факторами на п'яти рівнях має 3125 станів, а для десяти факторів на чотирьох рівнях їх уже понад мільйон. У цих випадках виконання всіх дослідів практично неможливо. Виникає питання: скільки і яких дослідів потрібно включити до експерименту, щоб вирішити поставлене завдання?
Саме тут і застосовується планування експерименту.

== Використання схеми ”чорний ящик” в плануванні експерименту ==

Виконання досліджень за допомогою планування експерименту вимагає виконання деяких вимог. Основними з них є умови відтворюваності результатів експерименту і керованість експерименту. Якщо повторити деякі досліди через нерівні проміжки часу і порівняти результати, в нашому випадку - значення параметра оптимізації, то розкид їх значень характеризує відтворюваність результатів. Якщо він не перевищує певної заданої величини, то об'єкт задовольняє вимогу відтворюваності результатів. Ми будемо розглядати тільки такі об'єкти, де ця умова виконується.

Планування експерименту припускає активне втручання в процес і можливість вибору в кожному досвіді тих рівнів факторів, які становлять інтерес.
Тому такий експеримент називають активним. Об'єкт, на якому можливий активний експеримент, називається керованим.
На практиці немає абсолютно керованих об'єктів, тому що на них діють як керовані, так і некеровані фактори. Некеровані фактори впливають на відтворюваність експерименту і є причиною її порушення. У цих випадках доводиться переходити до інших методів дослідження.

== Фактори чорного ящика ==

Фактором називається вимірювана змінна величина, що приймає в деякий момент часу певне значення і впливає на об'єкт дослідження.
Фактори повинні мати область визначення, всередині якої задаються його конкретні значення.

Область визначення може бути безперервною або дискретною. При плануванні експерименту значення факторів приймаються дискретними, що пов'язано з рівнями факторів. У практичних завданнях області визначення чинників мають обмеження, які носять або принциповий, або технічний характер.

Фактори поділяються на кількісні та якісні.
До кількісних відносяться ті фактори, які можна вимірювати, зважувати і т.д.
Якісні чинники - це різні речовини, технологічні способи, прилади, виконавці і т.п.
Хоча до якісних факторів не відноситься числова шкала, але при плануванні експерименту до них застосовують умовну порядкову шкалу відповідно до рівнів, тобто проводиться кодування. Порядок рівнів тут довільний, але після кодування він фіксується.

Фактори повинні бути керованими, це означає, що вибране потрібне значення фактора можна підтримувати постійним протягом всього досвіду. Планувати експеримент можна тільки в тому випадку, якщо рівні факторів підкоряються волі експериментатора.

Наприклад, експериментальна установка змонтована на відкритому майданчику. Тут температурою повітря ми не можемо управляти, її можна тільки контролювати, і тому при виконанні дослідів температуру, як чинник, що ми не можемо враховувати.

Вибір параметрів оптимізації (критеріїв оптимізації) є одним з головних етапів роботи на стадії попереднього вивчення об'єкта дослідження, тому що правильна постановка завдання залежить від правильності вибору параметра оптимізації, що є функцією мети.
Під параметром оптимізації розуміють характеристику мети, задану кількісно. Параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поведінку обраної системи.

Реальні об'єкти або процеси, як правило, дуже складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. Кожен об'єкт може характеризуватися усією сукупністю параметрів, або будь-якою підмножиною цієї сукупності, або одним - єдиним параметром оптимізації. В останньому випадку інші характеристики процесу вже не виступають як параметр оптимізації, а служать обмеженнями. Інший шлях - побудова узагальненого параметра оптимізації як деякої функції від безлічі вихідних.

== Параметри оптимізації чорного ящика ==

Параметр оптимізації - це ознака, по якому оптимізується процес. Він повинен бути кількісним, задаватися числом. Безліч значень, які може приймати параметр оптимізації, називається областю його визначення. Області визначення можуть бути безперервними і дискретними, обмеженими та необмеженими.

Наприклад, вихід реакції - це параметр оптимізації з безперервною обмеженою областю визначення.
Він може змінюватися в інтервалі від 0 до 100%. Кількість бракованих виробів, число зерен на шлиф сплаву, число кров'яних тілець у пробі крові - ось приклади параметрів з дискретної областю визначення, обмеженої знизу.

Кількісна оцінка параметра оптимізації на практиці не завжди можлива. У таких випадках користуються прийомом, так званим ранжуванням. При цьому параметрам оптимізації присвоюються оцінки - ранги по заздалегідь вибраної шкалою: двобальною, п'ятибальною і т.д. Рангові параметр має дискретну обмежену область визначення. У простому випадку область містить два значення (так, ні, ти зробив добре, погано).
Це може відповідати, наприклад, придатної продукції і браку.

Основні вимоги що накладаються на параметри оптимізації:
#Параметр оптимізації повинен бути кількісним.
#Параметр оптимізації повинен виражатись одним числом. Інколи це виходить природно – як показник приладу. Але часто буває й необхідно провести розрахунок – наприклад при розрахунку виходу реакції.
#Параметр оптимізації повинен бути однозначним в статистичному сенсі. Тобто заданому набору значень факторів оптимізації повинно відповідати одне значення параметра оптимізації.
#Параметр оптимізації повинен надавати можливість ефективної оцінки функціонування системи.
#П’ята вимога – вимога універсальності або повноти. Під універсальністю розуміють його здатність всебічно охарактеризувати об’єкт.
#Бажано щоб параметр оптимізації мав фізичний сенс, був простим та обчислювався без особливих труднощів.

=Список використаних джерел=

#«ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА» Методическое пособие для студентов специальностей 190800 «Метрология и метрологическое обеспечение» и 072000 «Стандартизация и сертификация (по отраслям пищевой промышленности)»

#http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav1_1.htm - МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. – (січень 2010)

#http://chernykh.net/content/view/158/ - История комп’ютера – черний ящик – (січень 2010)

{{Завдання:Виступ|Бойко Ігор|13 січня 2010|Схема "чорного ящика" в плануванні експерименту. Фактори (входи) і параметри оптимізації (виходи) "чорного ящика"}}

[[Категорія:ПЕ-2010]]
[[Категорія:Виступ на семінарі]]
[[Категорія:Планування експеримента]]
[[Категорія:Чорний ящик]]
[[Категорія:Багатозначні терміни]]
[[Файл:Example.jpg]]

Файл:2.png

2010-01-27T13:45:47Z

Bojkoio:

Файл:1.png

2010-01-27T13:23:00Z

Bojkoio: Загальна схема чорного ящика

Загальна схема чорного ящика