误差概念的完美性-与网友讨论(5)

  史锦顺 ·  2012-05-10 08:43  ·  44963 次点击
**误差概念的完美性-****与网友讨论(5)**
史锦顺
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讲完美性,这个论题有点怪。数学理论讲究完美性;此前没见过有人谈论应用科学的完美性。至少,在测量计量学领域,本文抢个天下先。
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本文所谓的完美,指的是自身构成的完整,与其他方面的融洽对接,对多种领域的适应性,以及分析问题解决问题的功能。
美与丑是相比较而存在的。所谓误差概念的完美,是与不确定度论相比较而言的。
误差理论当家的近代三百年,误差理论朴实无华,默默奉献,并不需要人们称赞。
近几十年的不确定度论兴起,先有美国的几个秘书式的人物吹嘘,后有八大国际学术组织的联络员类的人物的吹喇叭抬轿子,中国有关部门对此则是优礼相待,学习、考试,推广、宣贯,一时好不热闹。
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不确定度论一出世,就贬斥误差理论,这个不可知,那个不能算;仿佛只有它,才能拯救测量计量界。……
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二十多年了,越来越多的人认清不确定度论的真面目。乱七八糟,什么玩意儿!
人们想起那蒙冤多时的误差理论。把误差理论与不确定度论一对比,原来竟是一稻一稗,美丑分明。
把两者摆在在阳光下,晒晒。
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**(一)自身构成的完整性**
误差概念包含有误差元与误差范围。
误差元定义为测得值减真值,是个非正即负的量。
误差元构成误差范围。误差元群体的统计表征量是误差范围。其中随机部分,通常取3倍西格玛。
误差概念是个完整体。误差元表明误差的物理意义,误差范围表达测量计量中测量、测量仪器、计量、计量标准、计量基准的性能与指标。性能的要求值、标称值是误差范围标称值,简称指标;根据实际测量数据得到的误差范围称误差范围实验值。简称性能。
合格性的判别标准:误差范围实验值小于误差范围标称值。简称性能符合指标。
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不确定度概念,是个含混的概念。它没有构成它的“元”,因而它没有明晰的物理意义。说是分散性,谁对谁的分散性?似乎是对平均值的分散性,但这只表明精密性,与测量计量要求的准确性差得太远。一会是被测量的变化(A类评定),一会是仪器误差(B类评定),说不清是什么玩意儿。
不确定度似乎是“集合”,却没有集合的“元素”。没有元素的集合是“空集”,不确定度大致是没有内容的空集。
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老史瞧不起不确定度论,没法说清它是什么东西。请不确定度论的赞成者,讲一讲不确定度是什么东西,老史洗耳恭听。
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**(二)与其他理论的对接性**
误差概念的误差元,定义为测得值减真值,是个差值。相当数学的差分。
差分可以进行小量计算;误差分析有小量分析法。
微分学是重要的数学分支;误差分析,基本上是微分处理。
泰勒展开,是重要的函数分析法。误差分析可方便地运用。
著名的贝塞尔公式,就是贝塞尔先生为统计计算误差元而发明的。贝塞尔公式被推广于统计理论,由此,误差理论与统计理论方便地对接。误差理论可以应用统计理论的成果。随机变量的各种分布理论,正态分布、学生分布、均匀分布、三角分布,等等研究,即可用于统计学,也可用于随机误差的分析与处理。
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不确定度概念,似集合而无元素。
物质构成物体。物质的单元是分子原子。物体由分子原子构成。
没有分子原子的物体是什么东西?不确定度就没有构成它的单元,所以说它不是东西。
能用不确定度进行微分处理吗?不行。
或许说不确定度是用贝塞尔公式算出来的。贝塞尔公式是成功的公式,因此不确定度是有来头的。不,不确定度用贝塞尔公式,本身就是滥用。须知,贝塞尔公式能够运用,是有条件的。就是必须有个“标”,必须有个“元”。误差理论用贝塞尔公式,“标”是真值,“元”是测得值减真值的误差元。统计理论用贝塞尔公式,“标”是随机变量的数学期望值,“元”是随机量减数学期望值的偏差元。两种理论都有“标”有“元”,符合贝塞尔公式成立的条件,两种理论都是正确的。
不确定度论,没有“标”、没有“元”,用贝塞尔公式,是滥用。不确定度没有明晰的物理意义,一会儿是分散性,一会儿是可信性。一会儿又是包含真值的包含区间。真值仿佛是天上掉下来的。你没有与真值关联的“单元”,包含区间怎么就包含了真值?细想一想,不确定度论,不是在懵人吗?
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**(三)各种应用领域的贯通性**
上文我们讲过,误差理论贯通于测量、测量仪器、计量、计量标准、计量基准,在测量计量之五个领域,成功地运用。这是误差理论完美性的重要一条。
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我们对比地看看不确定度。讲解不确定度论的人说不确定度是计量特性,管测量的性能。那测量仪器的特性呢?推行不确定度论二十年了,仪器的指标性能还是“允许误差”。仪器不确定度,VIM2008提出来了,就是难推行。原因何在,是你不确定度本身不行。
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**(四)理论分析的适应性**
建立理论是为了分析应用。误差理论具有良好的分析功能。以致“误差分析”有单独开设的课程。
误差分析是误差理论的核心。在测量计量领域工作的人,想有所建树,有所发明创造,必须熟悉误差分析。
误差理论是测量计量领域进行理论分析的有效工具。
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不确定度论,不行。能用它进行理论分析吗?不行。不确定度讲究评定,充其量也是马后炮,能用它分析设计测量仪器或分析设计计量标准、计量基准吗?不能。
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**(五)学术研究的开拓性**
误差理论,说简单,也简单,核心不过是误差元与误差范围。但它却有广阔的发展空间。
就只一个测得值如何接近真值的问题,就有几乎无限的探索性。一步一步接近那理想值,客观值;永远的探索,无限的前程。人类生生不息,误差理论不断前进。
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不确定度论,试图将测量计量的表征方法统一、规范、简单化;但是,不但没做到,反而添了许多麻烦,制造了大量混乱。回避真值,立足点错了;不讲测得值对真值的偏离,只讲分散性,不谈误差,方向错了。于是一错再错,乃至根本错、全盘错。笔者已写出抨击不确定度论的18评、18论、18辨析,现在还在与网友讨论。有无道理,敬请赐教。
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1 条回复

昨日之星  2012-05-10 23:26
(一)
1.“误差元定义为测得值减真值,是个非正即负的量。”这实际上是“误差”的定义,史老师的“误差元”就是标准术语的“误差”,没有必要增加一个“元”字。
2.“误差元”不能构成“误差范围”。误差表明测量结果与被测量真值的差,是偏离真值的距离,只能是“一个”值,不可能是“一堆”值。“误差范围”只表达测量仪器、计量、计量标准、计量基准的计量要求,是人们预先限定的范围,是限定的“指标”,是“性能的要求值”,但绝不是测量设备或者测量结果的“性能”。
3.合格性的判别标准:误差的“最大值”小于预先设定(规定)的误差范围。简称性能符合指标。
不确定度概念并不含混,物理意义清晰。说的是被测量真值的分散性,用来表达测量结果的可疑度,并不表达测量结果的准确性,准确性由“误差”去表达,因此谈不上准确性差得远近。误差要通过测量才能得到,不确定度是人们评估出来的,不是测量出来的。评估者用重复性试验和统计分析方法评估,称为不确定度的A类评定,用自身掌握的信息评估,称为不确定度的B类评定。这应该说是清清楚楚的。
(二)
1.术语“误差”,是评价测量结果准确性的参数,定义为测得值减真值,是个差值,相当数学的差分。数学理论微分学、泰勒展开、著名的贝塞尔公式、统计理论均可应用于误差分析和研究。
2.术语“ 不确定度”,是评价测量结果的可疑度参数,用被测量真值所处区域的宽度(半宽)来定量表述,这个区域宽度也称为被测量真值的分散性。引起测量结果可疑度的因素是组成产生该测量结果的测量过程诸要素,包括了测量人员、测量设备、测量对象、测量方法、测量环境,俗称“人机料法环”五大要素。
3.不确定度反映的是测量结果可疑度范围,是人们的评估结果,无需进行“微分处理”。只有在通过重复性试验评估是,才使用贝塞尔公式。贝塞尔公式是统计分析方法的有力武器,并不是“误差理论”所独占,统计分析方法离不开贝塞尔公式,不确定度的A类评定也不例外,这不能说是“滥用”。
4.不确定度明晰的物理意义是“测量结果的可疑度”,“分散性”是指其大小用被测量真值的分散性定量表示。“可疑度”的反义词是“可信性”。正如“不平度”可以称为“平面度”一样,大家称“可疑度”为“可信性”或者“可靠性”都是可以理解的。“真值”的确是不可得到,而只能无限趋近的“值”,天上掉不下来。但是人们可以通过对组成测量过程的人机料法环五大要素的评估,得到真值可能处在多大宽度内(注意:不是真值的大小,真值大小是估不出来的),这是有科学道理的,并不是在懵人。
(三)
1.测量、计量可以称为领域的一种,测量仪器、计量标准、计量基准都是测量设备的一种,不能称为“领域”。误差理论在测量和计量领域成功地被运用,同时也应用在测量设备的制造和日常使用过程中的质量控制,这是误差理论完美性的标志之一,误差理论功不可没,我完全赞同。
2.像“误差”是测量结果的计量特性之一一样,“不确定度”也是测量结果的计量特性之一,前者是测量结果的准确性,后者是测量结果的可信性。但是,不确定度的确不是测量设备的特性,虽然VIM2008提出了“仪器不确定度”术语,但是“不确定度”并不属于“仪器”,而是“测量设备”给“测量结果”带来的不确定度,“仪器不确定度”仍然是属于“测量结果”的,是测量结果不确定度的一部分。对测量设备的主要考核指标仍然是“允许误差”,这不能说不确定度本身不行,是因为不确定度并不是考核测量设备好坏的指标。正象我们可说纸张的“白度”,不说水的“白度”,而说水的“透明度”。
(四)
1.“建立理论是为了分析应用”,“误差分析是误差理论的核心”,“在测量计量领域工作的人,想有所建树,有所发明创造,必须熟悉误差分析”,“误差理论是测量计量领域进行理论分析的有效工具”,史老师说的非常好,我很认同。
2.同样“不确定度论”是测量计量界新近发展起来的又一个有力武器。不确定度是讲究评定,讲究评定方法和评定过程的正确性,从而确保评估结果的正确性。不确定度评定不能“马后炮”,GB/T19022规定,不确定度评定应该在“计量确认”和“测量过程”确认有效前完成,即设计的测量方案在审批下发实施前完成,以确保测量方案的可靠性。当然测量结果产生后,在交付测量结果这个“产品”时也应该交付“产品质量证明”——不确定度评定结果,也许这就是史老师说的“马后炮”吧。
3.在“分析设计测量仪器或分析设计计量标准、计量基准”时,“可靠性”必须贯穿自始至终,离开了不确定度评定的设计结果是不能采信的结果。分析和设计完成后,也必须给出“可靠性”报告,报告的最终结果将以不确定度的大小来反应,史老师经常举的时间频率计量基准研制结果,最终也是给出不确定度的大小,而无法给出误差大小,因为那是截至目前最为准确的测量结果,哪怕是它的“约定真值”也是无法给出的,即误差是给不出来的,要等若干年后科技发展能够得到比该基准获得的测量结果准确度更高的结果,才能得到当前测量结果的约定真值。
(五)
1.测得值如何接近真值的问题,的确具有几乎无限的探索性。一步一步接近那理想值,客观值;永远的探索,无限的前程,生生不息,不断前进。这就是科学发展观在计量领域里的具体体现,计量科学的发展同样是永无止境。
2.术语“不确定度”的产生,就是基于计量科学的不断发展,是计量科学发展到现阶段的必然产物。因为“误差”的存在,人们只能“一步一步接近”真值,无限趋近于真值,但是无论如何也得不到真值,这是客观存在的事实。真值不知如何知道误差,误差不知如何知道测量结果的准确度?所以人们才想了一个办法,约定某个更为准确的测量结果作为该测量结果的真值,这就是“约定真值”的来源。
3.从测量结果的品质来看,除了有“准确性”计量特性外,还存在“可信性”这个计量特性。“误差”解决了测量结果的准确性评定问题,可信性问题必然也需要一个参数来描述。不确定度的诞生也就是历史的必然了。
另外,测量者给出的永远是测量结果,而无力给出被测量真值,如果测量者知道了真值,只有傻瓜才不把真值作为测量结果给出。被测量的(约定)真值一定是另外的一个比该测量者所用测量方法准确度高的测量方法才能够给出。在这种情况下,不确定度的推出,就是“试图将测量计量的表征方法统一、规范、简单化”。既然误差测量者无法知晓,却可以通过掌握的信息或者重复性试验统计分析评估出可疑度(不确定度),计量学索性规定测量者在给出测量结果的同时,给出该测量结果的可疑度。这个统一的规定没有制造“麻烦”,制造“混乱”,而是达到了世界统一认识,而且简单明了。
4.不确定度一点也不“回避真值”,不确定度本身是基于真值无法获得,但可以评估其可能处于的区间,并以区间的半宽来表述,这么说是“回避真值”呢?不确定度的确“不讲测得值对真值的偏离,只讲分散性”,讲“测得值对真值的偏离”,那是“误差”。如果不确定度也去讲“测量值对真值的偏离”才真正是“方向错了”。不确定度与误差虽然都是描述测量结果的计量特性,但却是两个有根本性区别的术语,决不能混淆在一起。

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