دانلود مقاله علم آمار

علم آمار بر نظریهٔ آمار مبتنی است که شاخه‌ای از ریاضیات کاربردی است. در نظریهٔ آمار،اتفاقات تصادفی و عدم قطعیت توسط نظریهٔ احتمال، مدل‌بندی می‌شوند. در این علم، مطالعه و قضاوت معقول در بارهٔ موضوع‌های گوناگون، بر مبنای یک جمع انجام می‌شود و قضاوت در مورد یک فرد خاص، اصلاً مطرح نیست.

از آن‌جا که هدف آمار این است که «بهترین» اطلاعات را از داده‌های موجود تولید کند، بعضی نویسندگان، آمار را شاخه‌ای از نظریهٔ تصمیم‌گیری به شمار می‌آورند.

این علم به بخشهای آمار توصیفی و آمار استنباطی تقسیم می‌شود.

یک بافت‌نگار آماری

[ویرایش]

عمل آماری

شامل برنامه‌ریزی و جمع‌بندی و تفسیر مشاهدات غیر قطعی است به‌شکلی که[1] :

اعداد نمایندهٔ واقعی مشاهدات بوده، غیر واقعی یا غلط نباشند.

به‌نحو مفیدی تهیه و تنظیم شوند.

به‌نحو صحیح تحلیل شوند.

قابل نتیجه‌گیری صحیح باشند.

روش‌های آماری

مطالعات تجربی و مشاهداتی هدف کلی برای یک پروژه تحقیقی آماری، بررسی حوادث اتفاقی بوده و به ویژه نتیجه گیری روی تأثیر تغییرات در ارزش شاخص‌ها یا متغیر های غیر وابسته روی یک پاسخ یا متغیر وابسته است. دو شیوه اصلی از مطالعات آماری تصادفی وجود دارد : مطالعات تجربی و مطالعات مشاهداتی. در هر دو نوع از این مطالعات، اثر تغییرات در یک متغیر ( یا متغیر های ) غیر وابسته روی رفتار متغیر های وابسته مشاهده می‌‌شود. اختلاف بین این دو شیوه درچگونگی مطالعه ای است که عملاً هدایت می‌‌شود. یک مطالعه تجربی در بردارنده روش های اندازه گیری سیستم تحت مطالعه است که سیستم را تغییر می‌‌دهد و سپس با استفاده از روش مشابه اندازه گیری های اضافی انجام می‌‌دهد تا مشخص سازد که آیا تغییرات انجام شده، مقادیر شاخص‌ها را تغییر می‌‌دهد یا خیر. در مقابل یک مطالعه نظری، مداخلات تجربی را در بر نمی‌گیرد. در عوض داده‌ها جمع آوری می‌‌شوند و روابط بین پیش بینی‌ها و جواب بررسی می‌‌شوند.

یک نمونه از مطالعه تجربی، مطالعات Hawthorne مشهور است که تلاش کرد تا تغییرات در محیط کار را در کمپانی الکتریک غربی Howthorne بیازماید. محققان علاقه مند بودند که آیا افزایش نور می‌‌تواند کارایی را در کارگران خط تولید افزایش دهد. محققان ابتدا کارایی را در کارخانه اندازه گیری کردند و سپس میزان نور را در یک قسمت از کارخانه تغییر دادند تا مشاهده کنند که آیا تغییر در نور می‌‌تواند کارایی را تغییر دهد. به واسطه خطا در اقدامات تجربی، به ویژه فقدان یک گروه کنترل محققاتی در حالی که قادر نبودند آنچه را که طراحی کرده بودند، انجام دهند قادر شدند تا محیط را با شیوه Hawthorne آماده سازند. یک نمونه از مطالعه مشاهداتی، مطالعه ایست که رابطه بین سیگار کشیدن و سرطان ریه را بررسی می‌‌کند. این نوع از مطالعه به طور اختصاصی از شیوه ای استفاده می‌‌کند تا مشاهدات مورد علاقه را جمع آوری کند و سپس تجزیه و تحلیل آماری انجام دهد. در این مورد، محققان مشاهدات افراد سیگاری و غیر سیگاری را جمع آوری می‌‌کنند و سپس به تعداد موارد سرطان ریه در هر دو گروه توجه می‌‌کنند.

احتمال

کلمه احتمال از کلمه لاتین probare ( به معنی اثبات یا آزمایش کردن ) منشأ می‌‌گیرد. در زبان محاوره، احتمال یکی از چندین لغتی است که برای دانسته یا پیشامدهای غیر مطمئن به کار می‌‌رود و کم و بیش با لغاتی مثل مشابه، با ریسک، خطرناک، نامطمئن، مشکوک و بسته به متن قابل معاوضه می‌‌باشد. شانس، بخت،امتیاز و شرط بندی از لغات دیگری هستند که نشان دهنده برداشت های مشابهی هستند. همانگونه که نظریه مکانیک تعاریف دقیقی از عبارات متداولی مثل کار و نیرو دارد، نظریه احتمال نیز تلاش دارد تا برداشت های احتمال را کمیت سازی کند.

[نرم‌افزارها

آمار مدرن برای انجام بعضی از محاسبات خیلی پیچیده و بزرگ به وسیله رایانه ها استفاده می‌‌شود. کل شاخه های آمار با استفاده از محاسبات کامپیوتری انجام‌پذیر شده اند، برای مثال شبکه های عصبی. انقلاب کامپیوتری با یک توجه نو به آمار « آزمایشی » و « شناختیک » رویکردهایی برای آینده آمار داشته است.

یکی از مهمترین کاربرد های آمار و احتمال با استفاده از رایانه شبیه سازی است .

شبیه سازی نسخه ای از بعضی وسایل حقیقی یا موقعیت های کاری است. شبیه سازی تلاش دارد تا بعضی جنبه های رفتاری یک سیستم فیزیکی یا انتزاعی را به وسیله رفتار سیستم دیگری نمایش دهد. شبیه سازی در بسیاری از متون شامل مدل سازی سیستم های طبیعی و سیتم های انسانی استفاده می‌‌شود. برای به دست آوردن بینش نسبت به کارکرد این سیستم‌ها در تکنولوژی و مهندسی ایمنی که هدف، آزمون بعضی سناریوهای عملی در دنیای واقعی است از شبیه سازی استفاده می‌‌شود. در شبیه سازی با استفاده از یک شبیه ساز یا وسیله دیگری در یک موقعیت ساختگی می‌‌توان اثرات واقعی بعضی شرایط احتمالی را بازسازی کرد.

1- شبیه سازی فیزیکی و متقابل (شبیه سازی فیزیکی، به شبیه سازی اطلاق می‌‌شود که در آن اشیای فیزیکی به جای شی واقعی جایگزین می‌‌شوند و این اجسام فیزیکی اغلب به این خاطر استفاده می‌‌شوند که کوچکتر و ارزان تر از شی یا سیستم حقیقی هستند. شبیه سازی متقابل ( تعاملی ) که شکل خاصی از شبیه سازی فیزیکی است و غالباً به انسان در شبیه سازی های حلقه ای اطلاق می‌‌شود یعنی شبیه سازی های فیزیکی که شامل انسان می‌‌شوند مثل مدل استفاده شده در شبیه ساز پرواز.)

2- شبیه سازی در آموزش (شبیه سازی اغلب در آموزش پرسنل شهری و نظامی استفاده می‌‌شود. معمولاً هنگامی رخ می‌‌دهد که استفاده از تجهیزات در دنیای واقعی از لحاظ هزینه کمرشکن یا بسیار خطرناک است تا بتوان به کارآموزان اجازه استفاده از آن‌ها را داده. در چنین موقعیت هایی کارآموزان وقت خود را با آموزش دروس ارزشمند در یک محیط واقعی « ایمن » می‌‌گذرانند. غالباً این اطمینان وجود دارد تا اجازه خطا را به کارآموزان در طی آموزش داد تا ارزیابی سیستم ایمنی– بحران صورت گیرد.)

شبیه سازی های آموزشی به طور خاص در یکی از چهار گروه زیر قرار می‌‌گیرند :

الف - شبیه سازی زنده ( جایی که افراد واقعی از تجهیزات شبیه سازی شده ( یا آدمک ) در دنیای واقعی استفاده می‌‌کنند. )

ب - شبیه سازی مجازی ( جایی که افراد واقعی از تجهیزات شبیه سازی شده در دنیای شبیه سازی شده ( یا محیط واقعی ) استفاده می‌‌کنند. ) یا

ج - شبیه سازی ساختاری ( جایی که افراد شبیه سازی شده از تجهیزات شبیه سازی شده در یک محیط شبیه سازی شده استفاده می‌‌کنند. اغلب به عنوان بازی جنگی نامیده می‌‌شود زیرا که شباهتهایی با بازی های جنگی رومیزی دارد که در آن‌ها بازیکنان، سربازان و تجهیزات را اطراف یک میز هدایت می‌‌کنند .)

د - شبیه سازی ایفای نقش ( جایی که افراد واقعی نقش یک کار واقعی را بازی می‌‌کنند. )

3 - شبیه سازی های پزشکی (شبیه ساز های پزشکی به طور فزاینده ای در حال توسعه و کاربرد هستند تا روشهای درمانی و تشخیص و همچنین اصول پزشکی و تصمیم گیری به پرسنل بهداشتی آموزش داده شود. طیف شبیه سازها برای آموزش روش‌ها از پایه مثل خونگیری تا جراحی لاپاراسکوپی و مراقبت از بیمار دچار ضربه، وسیع و گسترده است. بسیاری از شبیه سازهای پزشکی دارای یک رایانه می‌‌باشند که به یک ماکت پلاستیکی با آناتومی مشابه واقعی متصل است. در بعضی از آنها، ترسیم های کامپیوتری تمام اجزای قابل رؤیت را به دست می‌‌دهد و با دستکاری در دستگاه می‌‌توان جنبه های شبیه سازی شده کار را تولید کرد. بعضی از این دستگاه‌ها دارای شبیه سازهای گرافیکی کامپیوتری برای تصویر برداری هستند مثل اشعه ایکس یا سایر تصاویر پزشکی. بعضی از شبیه سازهای بیمار، دارای یک مانکن انسان نما هستند که به داروهای تزریق شده واکنش می‌‌دهد و می‌‌توان آن را برای خلق صحنه های مشابه اورژانس های خطرناک برنامه ریزی کرد. بعضی از شبیه ساز های پزشکی از طریق شبکه اینترنت قابل گسترش می‌‌باشند و با استفاده از جستجوگرهای استاندارد شبکه به تغییرات جواب می‌‌دهند. در حال حاضر، شبیه سازی‌ها به موارد غربال گری پایه محدود شده‌اند به نحوی که استفاده کنندگان از طریق وسایل امتیازدهی استاندارد با شبیه سازی در ارتباط هستند.)

4 - شبیه ساز های پرواز (یک شبیه ساز پرواز برای آموزش خلبانان روی زمین مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. به خلبان اجازه داده می‌‌شود تا به هواپیمای شبیه سازی شده اش آسیب برساند بدون آن که خود دچار آسیب شود. شبیه سازهای پرواز اغلب برای آموزش خلبانان استفاه می‌‌شوند تا هواپیما را در موقعیت های بسیار خطرناک مثل زمین نشستن بدون داشتن موتور یا نقص کامل الکتریکی یا هیدرولیکی هدایت کنند. پیشرفته ترین شبیه سازها دارای سیستم بصری با کیفیت بالا و سیستم حرکت هیدرولیک هستند. کار با شبیه ساز به طور معمول نسبت به هواپیمای واقعی ارزان تر است.)

5 - شبیه سازی و بازی ها(هم چنین بسیاری از بازی های ویدئویی شبیه ساز هستند که به طور ارزان تر آماده سازی شده اند. بعضی اوقات از این‌ها به عنوان بازیهای شبیه سازی (sim) نامبرده می‌‌شود. چنین بازیهایی جنبه های گوناگون واقعی را شبیه سازی می‌‌کنند از اقتصاد گرفته تا وسایل هوانوردی مثل شبیه سازهای پرواز.)

6 - شبیه سازی مهندسی (شبیه سازی یک مشخصه مهم در سیستم های مهندسی است. برای مثال در مهندسی برق، از خطوط تأخیری استفاده می‌‌شود تا تأخیر تشدید شده و شیفت فاز ناشی از خط انتقال واقعی را شبیه سازی کنند. مشابهاً، از بارهای ظاهری می‌‌توان برای شبیه سازی مقاومت بدون شبیه سازی تشدید استفاده کرد و از این حالت در مواقعی استفاده می‌‌شود که تشدید ناخواسته باشد. یک شبیه ساز ممکن است تنها چند تا از کارکرد های واحد را شبیه سازی کند که در مقابل با عملی است که تقلید نامیده می‌‌شود.