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計量論壇

標題: 質疑國際權威，彰顯中華才智 ——再評《錢文》(1) [打印本頁]

作者: 史錦順 時間: 2016-1-9 20:29
標題: 質疑國際權威，彰顯中華才智 ——再評《錢文》(1)

質疑國際權威，彰顯中華才智

——再評《錢文》(1)

史錦順

祝賀《計量論壇》十周年華誕！

2007年，拙作《測量不確定度理論置疑》被vandyke先生轉載于“基礎知識”欄目，我在按文件名查詢時找到本網，一晃竟來八年了。

謝謝論壇的領導與工作人員，謝謝各位管理員，謝謝各位版主。

本網網友多，議論多，是個學術活動的好平臺。由于本網主事者有見識，能包容不同意見，體現了黨的“百花齊放、百家爭鳴”的方針。歷史將證明，在“萬眾創新”“實現中華復興夢”的大潮中，計量論壇必將建奇功，必將譽滿世界。

（一）點贊《錢文》

何必先生上傳的錢鐘泰等幾位專家的論著（1《測量準確度評估講座》錢鐘泰童光球王學偉馬懷儉宋明順顧龍方；2《執行“測量不確定度表示指南1S0 1 9 9 3 ( E )” 的若干問題》署名同上；3《認真對待“測量不確定度表示指南”中的問題》錢鐘泰何強鄒本霞，以下簡稱《錢文》），對我這樣的對不確定度論持有異議的人，幫助很大。我再次向何必先生表示衷心的感謝！

此前，我僅看見過錢先生的《術語“不確定度”定義的剖析》一文。當時在本欄目中向網友推薦此文，并寫了三篇評論。收在《駁不確定度論一百六十篇集》中。篇名如下（編號與頁碼引自文集）

[10.1]振聾發聵的質疑（p344）；

[10.2]幾個重要的學術思想（p346）；

[10.3]要簡明確切（p347）。

這幾天，拜讀何必先生上傳的《錢文》，收獲甚大。我十分贊同、支持錢先生等名家對不確定度論的根本否定的觀點。我的贊美之意，體現在本文的題目上。我早就崇拜反對不確定度論的馬鳳鳴先生。此次讀了多篇“錢文”，對錢鐘泰先生，更是肅然起敬。我堅定地認為：《錢文》展示錢鐘泰等專家的膽識與勇氣，敢于批駁美國的權威，且學識淵博、見解深刻；這是向國際計量界“彰顯中華才智”！是金子總會發光的。國際計量界總有一天會認識到：《錢文》是思想方法上的啟蒙、學術研究上的立新，必將推動出測量計量理論的新篇章！

我離開國家計量院四十二年了。馬先生與錢先生都生于1935年，長我兩歲。借此機會，向二位老大哥致敬，祝二位健康、長壽！

（二）作者簡介

1 錢鐘泰

1935年生于江蘇無錫。錢鐘書之堂弟。1960年畢業于蘇聯列寧格勒加理寧工學院電機系。歷任中國計量科學研究院技術員、工程師、副總工程師、副院長。1979年獲全國勞動模范稱號。是第五屆全國人大代表、第六屆全國政協委員。

2 童光球

2007年，時任中國計量科學研究院院長、黨委書記的童光球，因突發心臟病去世，年僅52歲。

童光球1955年生于湖南長沙。1978-1981中國計量科學研究院碩士研究生。此后在該院工作。1989-1991年在美國國家標準與技術研究院（NIST）作訪問學者。2000年任計量院副院長兼總工程師。2005年任計量院院長至去世。中共十六大代表。

3 宋明順

中國計量大學教授副校長院長。

德國國家物理技術研究院（PTB,相當國家計量研究院）訪問學者。

（三）《錢文》從根本上否定不確定度論（原文摘抄）

1 “測量不確定度”術語的定義是言不達意, 概念是混亂的。

2 用“測量不確定度”否定“測量誤差”否定“被測量真值”這一客觀存在, 是“GUM93”重要的認識誤區。

3 “GUM93”否定“[量的]真值”及“[測量]誤差”的理由是不能成立的。它否定“真值”和“誤差”主要理由是它們是“不能知道的”。實際上“被測量真值”和“誤差”的概念明確, 其統計特征值能以給定的準確度確定, 因此并非“不能知道的”。如果僅能以有限準確度確定的量就是“不能知道的”, 那么幾乎所有的量值, 包括“GUM93”推行的“不確定度”及“認得量”同樣都是“不能知道的”。可見“GUM93”否定“被測量真值”和“誤差”的理由理論上是不能成立的。

4 不同的“被測量真值”定義著不同的誤差, 不同的誤差有著不同的統計特征值的估計值, 即不同的“不確定度”。由于“GUM 93”不明確它所評估的“不確定度”相關的“被測量真值”和“誤差”的概念, 它的“不確定度”評定對象是不明的。測得值離開被測量真值是無獨立的準確度可言的。

5 可以看出,“GUM93”的“不確定度評定”是測量準確度評估的一部分, 但它沒有包括“系統誤差評估” (即估計誤差期望值)這一不能回避的內容, 因此它是一種不完整的誤差評估方法。實際的誤差評估必須包括可靠的“系統誤差評估”, 有時還需要將“系統誤差評估值”和“不確定度”綜合成表示整個誤差大小的誤差統計特征估計值, 最常用的是誤差極限估計值。完整的誤差評估方法應該有“系統誤差評估”這部分內容。

6 它（指GUM）在通常場合是不可執行的。

7 要求執行這樣一個規范, 執行者只能根據自己的理解進行應敷, 其結果只能是混亂。

8 GUM的實例是不可信的及不足效仿的。

9 《錢文》對不確定度論作用的評價是：

推行“GUM 93”, 正在使測量準確度評估領域的混亂繼續擴大, 它使得計量、實驗室論證及質量論證等一系列工作中有關準確度定量分析的結論是混亂和無效的。

【史錦順說明】

1 上述9條，都是精辟、準確的論述，老史完全贊同；并希望網友深思。

2 “測量結果”一詞，VIM3后來定義為測得值加減不確定度。因為原文中的“測量結果”，系指測得值，故此摘要時將原文之“測量結果”改為“測得值”。

3 從《錢文》的行文中，易于知道，所謂“不確定度”，就是誤差的表征量“誤差范圍”。所謂“可靠度”，就是指誤差范圍。即《錢文》所稱的準確度。

作者: 木子李好 時間: 2016-1-11 22:23
到目前沒搞懂不確定度是啥哈哈

作者: 史錦順 時間: 2016-1-12 07:37
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                                    關于誤差合成的重要共識
                                                   ——再評《錢文》(2)
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                                                                                                   史錦順
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（一）經典誤差理論的誤差合成
   經典誤差理論（以1980版的《數學手冊》為代表）處理誤差合成，就是取分項誤差或誤差范圍（《錢文》稱誤差限）的“絕對和”。
   （1）和：二量和的誤差范圍，等于二量的誤差范圍之和。
   （2）差：二量差的誤差范圍，等于二量的誤差范圍之和（不是差）。
   （3）積：二量積的相對誤差范圍，等于二量的相對誤差范圍之和。
   （4）商：二量相除，商的相對誤差范圍，等于二量的相對誤差范圍之和。
   （5）冪：Y等于A的n次方，則Y的誤差范圍等于A的誤差范圍的n倍。
   （6）根：Y等于B的n次方根，則Y的誤差范圍等于B的誤差范圍的1/n倍。
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（二）不確定度論關于誤差合成的見識
   不確定度論認為：由統計量算得的標準偏差與基于邊界限的誤差范圍（誤差限）無法合成。
   GUM的解決辦法（GUM法）：把誤差限（如儀器的最大允許誤差MPEV）,各種各樣的系統誤差，變成標準偏差，稱為標準不確定度；將標準不確定度用“方和根法”求合成不確定度，再乘以包含因子，得擴展不確定度。擴展不確定度即相當于誤差限；測得值加減U95是測量結果。測量結果以95%的概率包含真值。
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   GUM法，有五項要求，形成不確定度合成的五大難關：
   1 要知道被測量的分布規律、各項誤差的分布規律；否則不知除或乘的因子。
   2 要把本來的系統誤差轉化為隨機誤差（實際上是靠不符合實際的空想）。
   3 假設參與合成的各項“不相關”。因為所用相關系數公式對系統誤差的靈敏度為零，根本就沒有判斷系統誤差相關性的公式。不確定度評定都“假設不相關”。這是“掩耳盜鈴”。
   4 進行“范圍”與“標準差”間的往返折算，麻煩而不可靠。
   5 要知道既難懂又難求的“自由度”。
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    【史評】
   這五關，難。其實是人為的陷阱。是沒有必要的。憑空制造的難題、人為的枷鎖、羈絆，人們有必要忍受嗎？
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（三）《錢文》關于“極限值”與“標準差”的精彩論述
   且看《錢文》的論述。
   “極值控制”的特點使得B類評定所提供的原始數據都是“極限值”而評定結果也希望以“誤差極限值”的形式給出。
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   由于“極值控制”條件下誤差的標準差及覆蓋因子也是不確定的, 經“ 標準差歸算” 的運算方式是不合適的。
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   對“極限值”存在一種病態的排斥態度, 原因是以下兩種偏見:
   （1）認為“標準差”是可相比較的, 而“極限值”由于“覆蓋因子”的不同,是不可比的。
   （2）認為統計學為標準差的綜合提供了理論嚴密的綜合方法, 而對于“極限值”則缺乏這樣的綜合方法。
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   如果懂得誤差統計特征值的大小是表征著測量結果逼近被測量真值的可靠程度。則按一定的可靠性水平的可靠性指標確定的“極限值”是可比較的,“極限值”越大, 可靠程度越低。相反,“標準差”是不可比的,因為不同概率分布的“標準差”代表著不同的可靠程度。
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   受“ 準確度控制”，誤差項的方差是不確定的, 其估計值通常是其上限值。在這條件下嚴格的方差運算法則也無法給出明確可靠的誤差標準差的估計值, 因為被估計的量值本身是不確定的。相反, 在方差嚴格運算法則基礎上, 是可以推導出普遍適用的, 統計學上合理的“中心化極限值( 即“ 擴展不確定度) 直接綜合法則。
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   本文建議的誤差評估方法將采用誤差極限值作為被評定的主要特征值, 即選確定所有誤差項的“中心化極限值”或“極限值”,再直接綜合出誤差的“中心化極限值”或“極限值”。這樣的評定方法完全避免了估計“極值控制”誤差項極限值的“覆蓋因子”,易于執行, 一致性高，且基本不帶人為主觀的色彩。
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（四）《錢文》與《史氏測量計量學說》的共識
      讀《錢文》，第一次得知有“極限控制”的說法。計量體制下的“檢定”，就是測量儀器的合格性判別（校準的符合性判別就是合格性判別，是必不可少的）。把合格性判別概括為“極限控制”是很準確地、有指導意義的一種觀念升華。第一說明計量的實際作用，第二指導人們按“極限控制”來思考問題。
   我沒聽過“極限控制”的說法，但研究誤差理論早就注意“范圍”問題。范圍就是極限值。我把誤差元當出發點，而把“誤差范圍”當作貫通研制、計量、測量三大場合的核心概念，說明我和錢先生早就有這項共識。
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   著眼于“范圍”，基于“誤差元”與“誤差范圍”的定義，可以嚴格地推導出測量計量三大場合的基本公式。
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   著眼于“范圍”（等同于《錢文》的極限值），在誤差合成方法上，就出捷徑。
   不確定度論著眼于“標準差”，走了彎路，出現了五大難關，給測量計量界帶來無窮無盡的麻煩。
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   《錢文》指出：
   “極限值”是可比較的。
   誤差評估采用誤差極限值作為被評定的主要特征值。
   直接綜合出誤差的“極限值”，此法完全避免了估計覆蓋因子（包含因子），易于執行，一致性高，且基本不帶人為主觀的色彩。
   《錢文》的這些論斷，是劃時代的。有極強的指導意義。就是說，可以并且應當著眼于“極限值”，老史基于“誤差范圍”建立的理論，特別是關于誤差合成的理論，與《錢文》的主張是不謀而合的。
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   《錢文》指出：“極限值”可比，而“標準差”不可比。基于“極限值”的計算，合理；基于“標準差”的計算不合理。老史認為此論語出驚人。
   基于“標準差”的不確定度計算法，極其煩難，要過“五關”。
   基于“范圍”的史氏計算法（核心是交叉系數易知），極其簡單，“五關”一風吹。“大道至簡”，大智在“簡”，人心思“簡”。“簡化”是方向！
   老史原來只知“著眼范圍”與“著眼標準差”有同樣功效，“著眼范圍”可以避繁就簡。讀過“錢文”方知：“著眼范圍”合理；而“著眼標準差”不合理。
   《錢文》指出的路，正是老史已經走過或正在走著的路。這讓老史怎能不愜意，怎能不歡呼！
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      （未完待續）

作者: 史錦順 時間: 2016-1-13 10:06
本帖最后由史錦順于 2016-1-13 10:16 編輯

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                                        “不相關”的誤區
                                                      ——再評《錢文》(3)
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                                                                                                         史錦順
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   筆者對《錢文》持崇敬的態度。第一，認真讀，細心體會；第二，支持、肯定主要觀點；第三，明確共識；第四，坦率地表達不同意見。
   有交流，有爭論，是正常的學術討論；有比較，有鑒別，作者、讀者才能共同提高。
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（一）誤差合成的兩條路
   誤差量有兩個特點：“絕對性”和“上限性”。
   以貝塞爾公式為核心的隨機誤差的處理辦法，對多次重復測量的統計，用“均方根法”，隨機誤差間的合成用“方和根法”。既符合誤差量的特點，得出的數值又適當。隨機誤差合成的理論是很成熟的。本文討論的是隨機誤差以外的誤差合成
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   “絕對性”是指誤差量的表達、比較都是指誤差元的絕對值。就是要去掉誤差元的正負號。
   去掉正負號的路有兩條。
   第一條路，取絕對值。函數取絕對值，變量取絕對值；總項取絕對值，分項取絕對值。合成就是絕對值相加，稱為“絕對和法”。經典誤差理論就是這樣。
   第二條路，是“取方根”。初等數學規定：平方根取正值。第二條路得出兩種合成方法。
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   第二條路得出的第一種方法是“方和根法”。“多項和”取方根的結果，等于“每項平方的和”的方根，稱為“方和根法”。隨機誤差，都是這樣。大量統計的條件下，二量之和的平方的展開式中，交叉項的統計和，因為有正有負，結果為零（或可忽略）。
   對于非隨機誤差，“方和根法”成立是有條件的。不確定度論（包括1980年后的某些誤差理論書籍，下同）認為：參與合成的分項，必須相互“不相關”。而這個條件是很難滿足的。于是，“方和根法”很難正確地應用。
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   第二條路得出的第二種方法，立基于對交叉系數的判別，而這種判別十分簡單。不過此法是史錦順幾個月前才提出的，是本欄目學術爭論而碰出的火花，學術交流而升華的一項成果。被承認尚有待時日。
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（二）相關性的困擾與交叉系數的功能
   經典誤差理論，用“絕對合法”，上文提到過。絕對和法符合誤差量的兩個特點，計算的結果不錯，但偏大，較保守。
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   不確定度論的合成法，前提是著眼于標準差，要進行“誤差范圍”與“標準差”間的往返折算，很麻煩。《錢文》指出；著眼“誤差限”更合理。
   不確定度論的合成法，還有一個重要的條件是參與合成的量間“不相關”。所用的相關性的判別公式是統計理論的公式，僅僅適用于隨機誤差；對系統誤差，相關系數公式的靈敏度為零。就是說，不管系統誤差間相關還是不相關，結果都是零。因此，相關性的判別，都是大致的估計，是不科學的，許多估計是錯誤的。乃至國家計量規范《JJF1059.1-2012》給出的三條判別，都錯了。
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   那么，不確定度的合成是怎樣處理的呢？說來可笑，就是一律“假設不相關”。至于是不是真的不相關，卻不知道。如果知道，就不用“假設”了。“假設不相關”是掩耳盜鈴。嚴肅的測量計量工作，是不允許假設的。允許假設的理論是不科學的。
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   《錢文》指出：應著眼“誤差限”，這是對不確定度論的重大否定論斷。是重要的。但是，“相關性”問題，《錢文》依然受著困擾。《錢文》的處理辦法，分項時，考慮“獨立”的問題，就是這種困擾的表現。
   這是歷史性的局限。《錢文》如此，老史也曾如此。為什么在老史的《史氏測量計量學說》（征求意見稿）中提倡“絕對合成法”？本質上就是覺得“不相關”，沒法保證。“保守”總比“錯誤”好。因此才宣傳經典誤差理論的“絕對值合成法”。
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   不久前，老史才徹底弄明白，所謂的“相關性”問題，在誤差合成法中，是不存在的。根本就不是“相關還是不相關”的問題。
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   誤差合成的方法的不同，來自取誤差量絕對值的不同道路。在“方根法”中，不同結果來自交叉項的統計之和能否忽略。就是《錢文》說的“交叉矩”是多少。而“交叉矩”等于什么，取決于“交叉系數”，而和相關性沒有關系。
   交叉系數的取值，僅有三種可能。在大量、統計的條件下，隨機誤差的交叉系數為零（或可以忽略），系統誤差的交叉系數，是+1或-1。由于誤差量的上限性的特點，單獨兩項或三項間僅能取+1，于是得出“絕對和法”；當項數很多時，兩三項大誤差間要取“絕對和”，而對項數較多的中小誤差項，考慮到相互間的交叉系數有的可能是+1，有的可能是-1，有抵消作用，可取“方和根”。而隨機誤差項，與其他誤差項合成，都是取“方和根”。間接測量時，測量儀器的誤差范圍，因一般以系統誤差為主，要按系統誤差處理。
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   交叉系數概念的提出，指明不必考慮相關不相關的問題。可以直接進行“誤差范圍”處理。由誤差性質與誤差項的多少來決定合成方法。這就簡化并優化了誤差合成方法。特別是避開不確定度論帶來的五大難關。多么愜意！
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作者: zwr 時間: 2016-1-13 12:02
“歷史將證明，在“萬眾創新”“實現中華復興夢”的大潮中，計量論壇必將建奇功，必將譽滿世界”。這些口水話像是領導所說！

作者: 秦時明月 時間: 2016-1-19 15:28
我們搞不確定度評定，確實是在應付。

歡迎光臨計量論壇 (http://www.dy313.com/)

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