Основные цели и подходы научного исследования

Различают две основные цели научного исследования.

Детерминистский подход (ДП) — получение функциональных зависимостей между параметрами объекта, при этом исключаются внешние связи и исследуются все внутренние. При этом под функциональной зависимостью понимается зависимость вида

при которой каждому значению функции Y соответствует одно значение фактора Х. Изучением таких зависимостей занимается математический анализ.

По результатам наблюдений составляется протокол наблюдений.

Анализ этого протокола позволяет установить, что система функционирует в соответствии с уравнением

Достоинства ДП — полученные модели можно распространять на похожие явления, когда известны внутренние закономерности.

Экспериментально-статистический подход (ЭСП). При нем одно и то же воздействие на объект исследования приводит к различным результатам, каждый из которых наступает с некоторой вероятностью.

К определенному моменту времени t будет иметь место следующая зависимость:

т. е. состояния выходов определяются состояниями входов и внутренними состояниями системы. Следует отметить, что часть входных параметров может быть управляемыми, а часть — будут составлять помехи.

Выходные параметры могут быть техническими или экономическими.

При этом используется протокол наблюдения.

Рассмотрим пример. Пусть дана система, считающаяся «черным ящиком». Она имеет один вход (X) и один выход (Y).

Анализ результатов наблюдений показывает, что более высокой числовой характеристике входа соответствует большая числовая характеристика выхода.

Математическая обработка полученных результатов (с помощью метода наименьших квадратов) дает следующее уравнение регрессии:

Данная зависимость определена для вероятностной системы и является корреляционной зависимостью.

Кроме того, в теории планирования эксперимента встречается регрессионная зависимость, при которой неслучайному значению аргумента соответствует случайное значение функции. Если фактические значения аргумента подставить в полученную формулу, то они не будут совпадать. Налицо определенные отклонения (табл. 4.1).

Таким образом, в результате ЭСП исследуется не сам объект, а результаты эксперимента. При этом возможен пассивный и активный эксперименты.

Пассивный эксперимент — исследователь не влияет на вход системы.

Недостатки:

• требуется достаточно длинный период наблюдений;
• отсутствие симметричности уровней факторов затрудняет статистическую оценку значимости коэффициентов и проверку математической модели на адекватность.

Активный эксперимент — исследователь вмешивается в ход эксперимента, влияя на входы системы.

Достоинства: сокращается срок проведения эксперимента.

Недостатки: требует более детальной подготовки — планирования эксперимента.