分类的学问-误差与不确定度辨析(13)

  史锦顺 ·  2012-04-12 08:29  ·  68664 次点击
**分类的学问**-**误差与不确定度辨析(13)**
史锦顺
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**(一)什么是分类**
分类是认识事物的一种基本方法。
认识事物,就是认识事物的性质,即事物的客观属性。
事物总是有属性的事物,而属性总是事物的属性。因之,概念在反映事物的特有属性的同时,也就反映了具有这些特有属性的事物。这就形成了概念的内涵与外延这两个方面。
概念的内涵,就是概念所反映的事物的特有属性。
概念的外延,就是具有概念所反映的特有属性的事物。
定义是明确概念的内涵的逻辑方法;分类是明确概念的外延的逻辑方法。
分类就是把一个概念的外延分为几个小类的逻辑方法。
把一个大类分成几个小类,大类叫属,是分类的母项,小类叫种,是分类的子项。所以,分类就是把一个属分为几个种。
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按事物的性质将事物分类,这就便于归纳比较、发现规律、正确处理。
近代自然科学的一位奠基人林奈说:“知识的第一步,就是要了解事物本身。这意味着对客观事物要具有确切的理解;通过有条理的分类和确切的命名,我们可以区分并认识客观事物。分类和命名是科学的基础”。
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**(二)分类的规则**
分类要遵守下列规则:
(1)分类的各个子项应当互不相容。
各子项之间,应该都有全异关系。如果有两个子项之间不是全异关系,就会有一些事物,既属于这个子项又属于那个子项,这就会引起混乱。违反这一规则的错误,叫做子类相容的错误。
(2)各子项之和必须穷尽母项。
(3)一次分类,必须按同一分类标准。
(注:以上两段参照金岳霖《形式逻辑》一书。)
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**(三)经典误差理论的分类**
**1关于异常数据**
有些误差理论的书,把异常数据叫做粗大误差,并和系统误差、随机误差并列,这是不当的分类法。这种分类,没有按同一分类标准。
异常数据是失误或故障,不是误差。误差是有规律的,而异常数据有各种情况,并无规律。现在,已不再叫粗大误差,而改称异常数据。
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**2两类误差**
误差理论把误差分成两类:系统误差和随机误差(曾经叫偶然误差),这是根据误差的性质的分类。分类正确,命名准确。
这种分类在实践应用中是成功的。三百年来误差理论的成功应用的历史,就是误差分类方法的成功应用的历史。不确定度论攻击误差分类理论,是不顾事实的胡说。一位网友说过,宣贯不确定度那阵子,不让叫系统误差,有些话就是说不明白。明明存在的事物,你不让说,真不讲理。
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在合成的处理方法上,随机误差间均方合成;系统误差间如何合成,系统误差与随机误差如何合成,要进行具体分析。绝对值求和最保险,但确知是随机性系统误差时,也可取均方和。必要时要算相关系数。
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误差理论中误差合成比较复杂,这是客观情况决定的。不过难于处理的情况,主要出现在发明测量仪器和发明计量标准的时候,不要说仪器、标准的应用者,就是仿制者,都可以依葫芦画瓢,不必另立花样。应用中对误差范围合格性的判别,不该是靠分析计算,而要靠与计量标准的量值比较。误差范围的计算,对那些发明测量仪器或发明计量标准的科学家来说,难点儿也能够解决。误差理论当家的近代三百年,就是这样走过来的。
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不确定度论攻击误差理论的重点之一是误差合成方法不统一。但不确定度论给出的一律均方合成的方法,统一是统一了,出错的可能性却很大。一律均方合成的方法,是避难就简的规定,不是客观规律,是没道理的。“难”和“出错”两者相比,还是宁可难些,而不要出错。
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**(四)新概念测量计量学的分类**
**1两类测量**
史锦顺《新概念测量计量学》将测量分为两类:基础测量和统计测量。
客观的量分为两类:常量和变量,测量也就有常量测量与变量测量。基础测量主要指对常量的测量;慢变化的量,虽然是变量,但对测量时段(数个采样时间)来说,是常量,因而基础测量包括对常量的测量和对慢变化量的测量。统计测量是对快变量的测量。所谓“快”,是指在几次采样测量间,被测量已有变化。
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**2两类测量划分的意义**
首先,两类测量是客观存在,应该得到反映。区分两类测量的主要意义是西格玛的取法。基础测量取平均值的西格玛;统计测量取单值的西格玛。另一点是基础测量可以舍弃异常数据,而统计测量不能舍弃异常数据。两类测量区分的思想,对指标给法,性能表述法,测量仪器选取法,都有指导意义。
两类测量划分的思想提出不久,相信其实用性将逐渐被认识。
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**3多项区分**
《新概念测量计量学》强调区分的思想,进行了多项区分,虽然不都是严格的分类,但这些是有意义的区分,如测量的对象与手段、单值的西格玛与平均值的西格玛、误差元与误差范围、物理公式与计值公式、误差范围与误差范围的实验值等等。
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**(五)不确定度论的分类**
不确定度论的主要分类是A类评定和B类评定。有如下问题:
**1能算分类吗?**
分类应根据事物的客观属性,而不能根据认识方法或认识手段。
分类是明确概念外延的逻辑方法。概念是客观事物的概念;外延是客观事物的概念的外延。概念的外延,应该是具有特定属性的事物,不该是认识方法。
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例如知识,可以分为自然科学知识与社会科学知识;自然科学知识可以分为物理知识、化学知识等;物理知识可以分为力学知识、热学知识、电学知识、光学知识等。这是根据知识本身的属性的分类,是科学的分类。
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有人把他的知识,根据来源,划分为上学学来的知识、在工作中积累的知识、业余看书得到的知识。这就不是对知识的科学分类。因为其根据不是知识的客观属性。
如果有人把他的知识划分为眼睛看来的、耳朵听来的,那就根本不是对知识的分类。
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市场上供应最多的淡水活鱼有鲤鱼、草鱼、鲫鱼和鲢鱼。把这四种鱼分放于四个水池中,这是对鱼按品种即鱼的自身属性的分类,是正常的也是正确的的分类,方便于买卖,挑选、论价。有人按捕鱼的方法,把鱼分成拖网捕的、围网捕的、撒网捕的,三种方法捕的鱼分放于三个水池中,每个水池中都混杂着各种鱼。显然,这是不当的分类法。起不到分类的作用。
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且看不确定度的分类。(JJF1001-2011)
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5.20测量不确定度的A类评定简称A类评定
对在规定的测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的不确定度分量的评定。
5.21测量不确定度的B类评定简称B类评定
用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量的评定。
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可能有人说,不确定度评定的分类,是评定方法的分类,不是不确定度的分类。那我们看一下权威的解释。
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《测量不确定度评定与表示指南》说:
归纳5.9至5.14条,可将测量不确定度的分类简化为:
测量不确定度分为标准不确定度和扩展不确定度;标准不确定度分为A类不确定度和B类不确定度
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依评定方法而把不确定度划分为A类不确定度和B类不确定度,不符合分类必须根据事物特有属性这一分类的根本规则。
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**2子项相容**
不确定度论的分类,用是否是用统计的方法来分类,这必将造成子类间的相容,因为统计的方法是广泛使用的方法,渗透在方方面面,很难说那里不用统计的方法。
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分类的规则,第一条就是各个子项要互不相容。不确定度论评定,A类与B类间多有相容的部分。
说A类是随机的,或说是统计的,而B类的所用仪器的误差,也有随机部分,也要用统计方法,重叠了,
说A类是实测的,B类有些也该实测。穿越了。
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**3A类评定造成对象与手段的混淆**
A类评定的最大问题是分不开对象和手段。用测量仪器(手段)去测被测量(对象),测得值的变化,有可能是测量仪器引起,也有可能是被测量本身的变化引起。在不区分是常量测量还是变量测量的条件下,所搞的A类评定,很容易造成混淆。
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**4B类评定,内容很乱,而又无实际内容。**
GUM与VIM对B类评定的讲法,几乎全异,B类评定没设界定,无法规范。
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5重评估而轻实测**
测量计量是实验的科学,归根结底要靠实测。不确定度出世以来,不重视实际测量,而大肆宣扬“评估”,这是一种指导思想的倒退。
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**6忽视计量标准**
计量工作者都知道,测量计量的根本是量值准确,而保证量值准确,最根本的是靠计量标准。测量准不准取决于测量仪器;而测量仪器准不准的鉴别,要靠标准。仪器准不准,用标准一测便知;那些评定,自找麻烦,而又不解决问题。不确定度论忽视计量标准,好比有人要登上月球,有飞船不乘,只靠步行。你上得去吗?
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甲单位,有够用的测量仪器,有一台计量标准,一个大专生,有一般的误差理论知识,掌握此标准的使用方法,这个单位的这个测量计量项目,足矣。哪台仪器准不准,一测便知。
乙单位,有十个博士,各个精通不确定度论,只是没有计量标准。靠“评定”,行吗?不行的。哪个博士哪个专家,也解决不了“哪台仪器失准”这个在甲单位极易解决的问题。忽视标准,犯测量计量之大忌。
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**7难命名**
不确定度的分类,只能含糊的叫A类、B类,而不能给出反映本质特性的命名,这也说明不确定度的分类不是事物客观属性的反映,而是主观的编造。
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4 条回复

昨日之星  2012-04-17 12:54
如果一定要对误差和不确定度分类,我认为分类方法应该如下:
误差分为真误差和约定误差两大类。“真误差是被测量的测量结果与其真值之差。”“约定误差是被测量的测量结果与其约定真值之差。”
真误差具有理论上的意义,是理论科学范畴的定义。被测量真值虽然客观存在,但在现实生活中要获得真值并不容易。因此现实生活中的真值是相对的,是用高准确度的测量结果约定为较低准确度的测量结果的真值,简称为“约定真值”。测量者将自己的测量结果减去比自己准确度高的“约定真值”作为自己的测量结果的“误差”,这就是现实生活中的“误差”,这就是“约定误差”。由于约定误差是现实生活中的误差,应用广泛,属于应用科学的范畴,因此新版本的JJF1001将约定误差定义为了“误差”,这实际上是对“约定误差”的简称。新的“误差”定义是告诉我们,在“误差”前面没有冠以定语时,应该视为“被测量测量结果的约定误差”的简称,而不再是原来老的误差定义,原来的误差定义是指“真误差”。
不确定度可以分为标准不确定度和扩展不确定度两大类。“标准不确定度是包含因子k等于1时的不确定度。”“扩展不确定度是包含因子k不为1时的不确定度。”
包含因子k与建筑工程的安全系数相类似。为了理论研究和计算方便,往往是令安全系数等于1。可是安全系数为1的工程设计方案是不能用于工程的,用于工程的安全系数必须大于1,否则建筑工程将是危险的,没有任何使用价值。因此,可以认为安全系数为1的建筑具有理论科学的价值,安全系数大于1的建筑才具有应用科学的价值。同样包含因子k=1的不确定度具有理论科学的价值,k>1的不确定度才具有应用科学的价值。扩展不确定度才是定量评价测量结果“可疑度”的具有应用价值的参数。也是同样的道理,当人们没有在“不确定度”前面冠以定语的情况下简称“不确定度”时,应该视为对“测量结果的扩展不确定度”的简称。而特指包含因子k=1的不确定度时,一定要在“不确定度”之前加上定语“标准”,称为“标准不确定度”。
昨日之星  2012-04-17 01:25
误差分成为“系统误差”和“随机误差”,我认为也是错误的。误差就是测量结果减去真值,本不应该再分类。
因为被测量的真值理论上是唯一的,测量结果是测量者给出的被测量测得值,一个被测量只能是一个值,一个测量结果,也是唯一的,因此误差只能是一个。产生这个测量误差的原因是各种各样的,误差产生的来源可以分成若干类,例如测量人员产生的误差,测量方法产生的误差,测量环境产生的误差,测量设备产生的误差等等。这些产生测量误差的原因归纳起来可以分成系统性的原因和随机性的原因。至于“粗大误差”则是因为测量人员的疏忽或者意外突变产生了“异常数据”造成的。这种异常数据是不能作为测量结果给出的,因此一个可靠的测量结果是绝对不包含有粗大误差的。所以2楼说不再提粗大误差而以“离群统计值”代替是有道理的。
长期以来把误差分为系统误差、随机误差给人们造成了极大的困惑。一方面我们定义误差为测量结果与被测量的真值之差,另一方面在误差分类中又脱离测量结果的单一性而言重复测量的一系列测量结果,似乎非重复测量的测量结果误差就不在误差分类之中。误差的分类偏离了“一个测量结果与其真值之差”这个基本定义。系统性和随机性是误差产生的原因所具备的特性,不是误差自身的特性。我们说某个测量结果的误差就是指它与真值的差,与真值的距离,而距离只有大小的特性,没有系统还是随机的特性。这个与真值距离的大小产生原因同时包含有随机的原因和系统的原因,不可能仅仅是随机的或者仅仅是系统的。
昨日之星  2012-04-16 18:29
的确不确定度不是测量出来的,而是评估出来的。测量不确定是对测量结果可疑度的评估结果,被测量的值才是测量出来的,不能把不确定度与测得的被测量值看成是一回事,把它们看成都是通过测量得到的。
评估的方法可以是多种多样的。就不确定度评定方法而言,评估者可以用自己掌握的信息来评估(就是第二种评定方法,老外称为B类评定方法),也可以用重复性试验的方法来评估(就是第一种评定方法,老外称为A类评定方法)。
正象房地产价值的评估一样,无论用什么方法评估得到的都是房地产价值,对不确定度来说,无论用A类评定方法还是B类评定方法,得到的都是测量结果的可疑度(不确定度)。
所谓A类不确定度和B类不确定度的叫法理论上是错误的。只不过“通过不确定度的第一种(A类)评定方法得到的标准不确定度”和“通过不确定度的第二种(B类)评定方法得到的标准不确定度”的叫法太长,太拗口,所以人们就分别简称为“A类不确定度”和“B类不确定度”。这种理论上错误的叫法是可以被理解的,但这绝不意味着不确定度可以分成A、B两类。
zhn-dmp  2012-04-15 07:38
" 已不再叫粗大误差,而改称异常数据", 史老师:你好!国际上(更早)与2008GB中已经改为统计离群值。

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