Eksperyment

Eksperyment to „zabieg przedsiębrany w celu dokonania obserwacji, który bądź wywołuje samo obserwowane zjawisko bądź wpływa na jego przebieg.” Obserwacje poczynione w wyniku przeprowadzonych eksperymentów dostarczają przesłanek wykorzystywanych następnie do rozwiązywania rozmaitych zadań.

Inne definicje rozróżniają obserwacje i eksperyment.

Rodzaje eksperymentów:

  • diagnostyczny: (zaklasyfikowanie przedmiotu na gruncie posiadanej wiedzy lub rozpoznanie jego własności),
  • krzyżowy albo rozstrzygający: rozstrzygnięcie problemu wyboru jednego z dwóch konkurencyjnych rozwiązań,
  • eksperyment, którego celem jest wykrycie zależności ilościowych lub jakościowych między parametrami pewnego procesu.

Eksperymenty ostatniego rodzaju powinny dawać odpowiedź na pytanie o istnienie związków przyczynowych oraz wyznaczać liczbowe zależności pomiędzy parametrami (model matematyczny).

Jest bardzo duża grupa eksperymentów, których celem jest przebadanie skuteczności postępowania w leczeniu, czy przy uprawie roślin albo nawożeniu. Stosuje się tu stabelaryzowane plany postępowania (kwadraty łacińskie, kwadraty grecko-łacińskie).

Jeszcze inna sytuacja to eksperyment służący do ekstremalizacji jakiegoś wskaźnika jakości funkcjonującego procesu technologicznego (gdy nie znamy modelu matematycznego): procedury Boxa-Wilsona, Robinsona-Monroe i Kiefera-Wolfowitza).

Inne jeszcze procedury stosuje się w fazie projektowania wyrobu (procesu technologicznego) aby w produkcji uzyskiwać obiekty o możliwie małym rozrzucie parametrów wokół wielkości nominalnych.

Czynności eksperymentatora

  1. Ustalenie listy wielkości mających wpływ na badane zjawisko lub lepiej opisujących badany proces. Wielkości te powinny być zdefiniowane operacyjnie, w sposób umożliwiający ich pomiar.
  2. Podział wielkości na grupy: wejścia sterowalne i kontrolowalne oraz wyjścia. (Sterowalne potrafimy zmieniać, na kontrolowalne nie mamy wpływu, ale potrafimy mierzyć.)
  3. Definiujemy obszar zmienności wejść sterowalnych.
  4. Budujemy (lub wybieramy) model matematyczny badanego zjawiska. Staramy się uwzględniać fizyczne realia. Zwracam uwagą, że w przypadku wszystkich praktycznych sytuacji zmienne wejściowe, wyjściowe (i mierzalne zaburzenia) są wielkościami wymiarowymi. Zatem model nie może być zwykłą funkcją przekształcającą R^nR^m (rzeczywistą przestrzeń n-wymiarową w rzeczywistą przestrzeń m-wymiarową). Czasami (jeżeli uwzględnimy wymiary wielkości) można doprowadzić do eliminacji pewnych zmiennych.
  5. Planujemy eksperyment (czyli wybieramy wartości wymuszeń i kolejność ich stosowania).
  6. Organizacja eksperymentu (techniki pomiaru, dobór przyrządów pomiarowych,…)
  7. Realizacja eksperymentu.
  8. Identyfikacja modelu (w tym statystyczna obróbka danych i wyników).
  9. Weryfikacja modelu.

Pozycje 1-6 to projektowanie eksperymentu.