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| 対象 | 効果の有無 | 誤るリスク |
|---|---|---|
| コントロール | 効果がある | 効果があるのにない誤るリスク |
| コントロール | 効果がない | 効果がないのにあると誤るリスク |
科学の方法において、 目的とする仮説の検証をするとき、 比較の対照となる基準を、コントロールとかブランクとか言います。
コントロール群(対照群)と「処理(治療)群」で効果の有意差を検定するときは、 独立変数をコントロールし、未知の要因は ランダム化 します。
薬理効果の場合は、プラセボ効果も ランダム化 します。 また、二重盲検によって実験者もランダム化します。
| 種類 | 分類 | 言語 | 特徴 | |
|---|---|---|---|---|
| インタプリタ | Webアプリ | JavaScript | Webブラウザ上で動作(クライアントサイド) | |
| vb script(vbs,vba,asp) 1 ) | 1964 開発 キーボードとディスプレイが必要 | |||
| AI Webアプリ |
|
matplotlibで、 論文や プレゼンテーションのグラフ作成に。 ビッグデータ データサイエンス * 、 マテリアルズインフォマティクス *、AI | ||
| 教育 | Scratch | ビジュアルプログラミング | ||
| コンパイル | OS | C 3 ) | ポインタ、構造体が扱える。 センサーやアクチュエータを使った 制御。 | 汎用 | VB.NET | オブジェクト指向(多重継承なし) | 汎用 | Kotlin | アンドロイドアプリ向け |
| OS | C++ | オブジェクト指向 |
ファイルベースのシステムでは、コンパイラ言語は実行可能なファイルを生成し、 インタプリタ言語はそれを生成しないという違いがありました。 しかし、クラウドベースになって、実行ファイルそのものをクライアントにダウンロードしなくなり、 ジャストインコンパイルで実行結果だけを利用するようになると コンパイラ言語とインタプリタ言語の違いは、あまり本質的でなくなりました。
科学技術用の伝統的な言語としては、FORTRANがあります。 FORTRAN系列の言語としては、BASIC、pythonがあります。 統計用言語としてRがあります。
アルゴリズム重視の伝統的な言語としてALGOLがあります。 ALGOLは、Pascal, C, C++, C#,java, javascript, typescript, Kotlinと進化してきました。 juliaはCに迫る計算速度を誇ります。
サーバーサイドで使われてきたPerlや Ruby もクラウドで利用できるようになってきました。
人工知能で伝統的な言語Lispは、F#、 Schemeもクラウドで利用できるようになってきました。
人気 プログラミング言語 は、java script、そしてpython*と続きます。 *
| 番号 | 値 | 番号 | 値 | 番号 | 値 | 番号 | 値 | 番号 | 値 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 51.05 | 2 | 50.50 | 3 | 58.63 | 4 | 41.44 | 5 | 52.22 |
| 6 | 68.97 | 7 | 52.38 | 8 | 54.94 | 9 | 56.86 | 10 | 47.91 |
| 11 | 45.20 | 12 | 43.37 | 13 | 54.32 | 14 | 46.38 | 15 | 54.46 |
| 16 | 44.74 | 17 | 40.58 | 18 | 66.77 | 19 | 49.08 | 20 | 54.52 |
| 21 | 57.85 | 22 | 63.77 | 23 | 49.06 | 24 | 47.19 | 25 | 44.16 |
| 26 | 53.84 | 27 | 61.64 | 28 | 41.59 | 29 | 48.60 | 30 | 54.19 |
| 31 | 49.63 | 32 | 57.18 | 33 | 56.11 | 34 | 55.05 | 35 | 58.33 |
| 36 | 71.69 | 37 | 49.90 | 38 | 58.60 | 39 | 55.48 | 40 | 63.46 |
| 41 | 50.84 | 42 | 57.99 | 43 | 52.54 | 44 | 40.73 | 45 | 47.07 |
| 46 | 69.82 | 47 | 71.27 | 48 | 46.47 | 49 | 63.15 | 50 | 57.86 |
| 51 | 56.68 | 52 | 60.76 | 53 | 54.42 | 54 | 69.63 | 55 | 66.10 |
| 56 | 54.23 | 57 | 40.01 | 58 | 59.56 | 59 | 52.14 | 60 | 39.52 |
| 61 | 57.63 | 62 | 37.36 | 63 | 59.15 | 64 | 65.66 | 65 | 59.92 |
| 66 | 57.40 | 67 | 73.32 | 68 | 33.18 | 69 | 53.20 | 70 | 59.94 |
| 71 | 48.36 | 72 | 58.62 | 73 | 59.52 | 74 | 54.91 | 75 | 58.45 |
| 76 | 61.91 | 77 | 59.64 | 78 | 53.13 | 79 | 63.42 | 80 | 34.80 |
| 81 | 80.70 | 82 | 40.15 | 83 | 34.57 | 84 | 52.81 | 85 | 44.01 |
| 86 | 47.42 | 87 | 43.94 | 88 | 56.21 | 89 | 50.07 | 90 | 62.01 |
| 91 | 58.48 | 92 | 49.13 | 93 | 59.49 | 94 | 45.25 | 95 | 44.43 |
| 96 | 65.55 | 97 | 63.00 | 98 | 58.38 | 99 | 33.03 | 100 | 45.70 |
| アプリ& 言語 | プログラム例 | ||
|---|---|---|---|
| 母平均 | 標本平均 | ||
| SQL * | select AVG(price) from products | ||
| Python * |
average = statistics.mean(data) average = np.mean(data) |
||
| Google sheet * | E3= AVERAGE(B3:D3) E4= AVERAGEA(B3:D3) | ||
| Excel * | E3= AVERAGE(B3:D3) | ||
母平均は、測定値の算術平均です。測定値の総和を、母数で割って 計算します。 ギリシャ文字の で表すことが多いです。
標本平均は、標本値の算術平均です。測定値の総和を、標本数で割って 計算します。 ラテン文字 (ローマ字、アルファベット)のxにバーをつけた で、表すことが多いです。
算術平均のほかに、調整平均(トリム平均)も使われます。 6 ) 7 )
*| アプリ& 言語 | プログラム例 | |
|---|---|---|
| 母標準偏差 | 標本標準偏差 | |
| SQL * * | select STDEVP(price) from products | select STDEV(price) from products |
| Python 8 ) * |
print(np.std(df.Age)) |
print(np.std(df.Age, ddof=1)) std = statistics.stdev(data) * |
| Google sheet * | =STDEVP() | =STDEV() |
| Excel * |
=STDEV.P() =STDEVP() |
=STDEV.S() =STDEV() |
母標準偏差は ギリシャ文字の で表し、標本平均は、ラテン文字(ローマ字、アルファベット)の で、表現することが多いです。
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import random sm = 52.2 # 平均(母平均) ss = 9.5 # 標準偏差(母標準偏差) sn = 10000 # 母数 en = 5 # 標本数 x = np.random.normal(loc=sm, scale=ss, size=sn) sampled = random.sample(x.tolist(), en) #無作為抽出 fig = plt.figure() ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1) ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2) ax1.hist(x) ax2.hist(sampled) plt.show() average1 = np.mean(x) stdev1 = np.std(x) average2 = np.mean(sampled) stdev2 = np.std(sampled) print('inf',sm,ss) print(sn,average1,stdev1) print(en,average2,stdev2)
# ■■■ 平均値の有意差検定 ■■■
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
import random
from scipy import stats
sm = 52.2 # 平均(母平均)
ss = 9.5 # 標準偏差(母標準偏差)
sn = 10000 # 母数
en = 5 # 標本数
x = np.random.normal(loc=sm, scale=ss, size=sn)
sampled = random.sample(x.tolist(), en) #無作為抽出
y = [ 0.5 for p in sampled]
smm = 64.8 # 平均(母平均)
ssm = 13.9 # 標準偏差(母標準偏差)
xm = np.random.normal(loc=smm, scale=ssm, size=sn)
sampledm = random.sample(xm.tolist(), en) #無作為抽出
ym = [ -0.5 for p in sampledm]
t, p = stats.ttest_ind(sampled, sampledm, alternative='two-sided')
#alternative=two-sided(両側検定), less(小なり片側検定), greater(大なり片側検定)
fig = plt.figure()
ax1 = fig.add_subplot(3, 1, 1)
ax2 = fig.add_subplot(3, 1, 2)
ax3 = fig.add_subplot(3, 1, 3)
ax1.hist(x, color="pink")
ax1.axvline(np.mean(sampled),c="r")
ax1.text(np.mean(sampled), sn/5, " $\mu_\mathrm{f}$ = " + "{:.1f}".format(sm))
e2 = patches.Ellipse(xy=(np.mean(sampled), +0.5), width=np.std(sampled)*6, height=0.2, fc='pink')
ax3.add_patch(e2)
ax3.axvspan(xmin=np.mean(sampled)-np.std(sampled), xmax=np.mean(sampled)+np.std(sampled), color="pink", alpha=0.3)
ax3.axvline(np.mean(sampled),c="r")
ax3.scatter(sampled,y,c="r")
ax3.text(np.mean(sampled), +0.25, " $\overline{x}_\mathrm{f}$ = " + "{:.1f}".format(np.mean(sampled)))
ax2.hist(xm,color="cyan")
ax2.axvline(np.mean(sampledm),c="b")
ax2.text(np.mean(sampledm), sn/5, " $\mu_\mathrm{m}$ = " + "{:.1f}".format(smm))
e1 = patches.Ellipse(xy=(np.mean(sampledm), -0.5), width=np.std(sampledm)*6, height=0.2, fc='cyan')
ax3.add_patch(e1)
ax3.axvspan(xmin=np.mean(sampledm)-np.std(sampledm), xmax=np.mean(sampledm)+np.std(sampledm), color="cyan", alpha=0.3)
ax3.axvline(np.mean(sampledm),c="b")
ax3.scatter(sampledm,ym,c="b")
ax3.text(np.mean(sampledm), -0.35, " $\overline{x}_\mathrm{m}$ = " + "{:.1f}".format(np.mean(sampledm)))
ax3.text(30, 0.15, "$t$ = {:.3f}".format(t))
ax3.text(30, -0.15, "$p$ = {:.3f}".format(p))
plt.show()
# ■■■ 平均値の有意差検定 ■■■
| 種類 | 例 | 説明 |
|---|---|---|
| 文書作成 ワープロ |
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| 表計算 | 数値を計算し、 表 や グラフなどの図表を作成するアプリです。 平均、 標準偏差などの統計量も計算できます。 データ の件数は 30件程度までが適切です。 それ以上の件数の場合、データベースアプリと連携して 抽出した データ を使う方が効率的です。 | |
| 👨🏫 プレゼンテーション |
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| グラフィックス |
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図形、 地図や 写真などの 画像の作成や編集をします。 |
| CAD | Solid works * | 図面 |
| Autodesk AutoCAD Web | 図面 | |
| 生成AI | Chat GPT Gemini | 文章や 画像の生成をします。 |
| Webページ作成 | HTML editor | |
| データベース | Microsoft Access Microsoft SQL Server | |
| 動画編集 | ||
| 👨🏫 プログラミング |
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| ビジネス ・グループウェア |
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アプリ には、 オペレーティングシステム (OS) 上で動く、インストールアプリと、 Webブラウザ 上で動く Webアプリがあります 15 ) 。
計算ソフトは、 データの 計算や グラフ化 に使います 16 ) 。 Microsoft®Excel®に代表される表計算ソフトはもっともよくつかわれる アプリ でしょう。 ほかにも kingsoftのSpreadsheetsや、 GoogleのGoogle スプレッドシートなどがあります。 中にはVBAまで動作する互換性の高いものも。でも インピーダンス の計算に使う複素数アドオンなどはやはりExcel®かも。 最近は クラウド で動作するオンラインが増えていますが、測定器などはまだまだオフライン。
| 概念 | 種類 | 例 | |
|---|---|---|---|
| 数 | 自然数 | 1,2 | |
| 有理数 | -1(整数、負数),0.5(小数),1/3(分数) | ||
| 無理数 | √2(無理数)は、根号と数字で表現されます。 π(円周率)、e(ネーピアの底)は数を表現する文字ですが、数字ではありません。 | ||
| 数字 | 算用数字 | 1234567890 | アラビア数字、インド数字と呼び名には歴史的経緯があります。 0という数字の発明により * 、数値に桁(デジット)の概念が導入され、計算が著しく早くなりました。 |
| 漢数字 | 一二三壱弐参 | ||
| ローマ数字 | ⅠⅡⅢⅣⅤ | 11世紀 商人が計算に便利な算用数字を使おうとしていたところ、 ギルドが公文書でその使用を禁止しました * 。 | |
| 数値 | 数量を数字で表現 (デジタル表示) |
3.14,6.02×1023 | 量を数にするには、 単位 が必要です。 ただし、 単位 は、人が決めたものなので、物理の範疇にはありません *。 数値は、 数式に代入することができます。 量と量との関係を表現した物理の 量方程式は、 人が決めた 単位 に依存しないので、 単位 を書くべきではありません。 量記号には、単位で割った数値のみを代入します。 |
数を数字で表現する方法として、アラビア数字による位取り記数法があります。(新 情報技術基礎p.26) コンピュータの内部では、符号付き整数、 倍精度浮動小数点数型(FP64-64bit)、などとして表現されます。