Латинские квадраты. Магические и латинские квадраты

9. Сомнительные квадраты Учитель черчения задал школьнику работу: начертить два равных квадрата и заштриховать их. Школьник выполнил работу так, как показано на рис. 5. Он был уверен, что это квадраты и притом равные.Почему он так

Квадраты смерти

Квадраты смерти Для уничтожения военной машины сербов в Косово специалистам оперативного центра пришлось разработать новую систему обнаружения и идентификации целей на театре военных действий с быстро и хаотически меняющейся обстановкой. Америки операторы центра не

Дизайн с включением рандомизированных блоков позволяет изолировать один искажающий фактор. Латинский квадрат дает возможность изолировать уже как минимум две переменные, угрожающие внутренней валидности исследования .

Латинский квадрат - это древняя математическая головоломка; его составление является частным случаем решения магических квадратов. В общем виде фигура представляет собой равностороннюю матрицу, заполненную латинскими буквами таким образом, что в каждой строке и в каждом столбце таблицы буква алфавита встречается в точности один раз (рис. 9.8).

Рис. 9.8.

С помощью латинского квадрата можно блокировать не только строки, но и столбцы. В исследовании это может выглядеть следующим образом: допустим, у нас есть искомое условие (X) и две переменные (В и С), воздействие которых нужно поставить под контроль. Это можно сделать, задав как горизонтальные, так и вертикальные блоки. Решение выглядит так, как показано на рис. 9.9. Задача заключается в составлении общей таблицы независимых переменных таким образом, чтобы комбинации в строках и столбцах не повторялись. Для трех переменных будет уже девять комбинаций.

Разумеется, вместо трех уровней независимой переменной можно использовать три разных переменных: решение от этого не изменится. Для эксперимента с латинским квадратом формулируются три нулевые гипотезы:

• - равенство средних значений групп с разными уровнями условия (X);
• - равенство средних значений групп с разными уровнями фактора В (строки);
• - равенство средних значений групп с разными уровнями фактора С (столбцы).

Следует отметить некоторые недостатки латинского квадрата. Во-первых, теоретически исследователь может включить любое число уровней независимой переменной. Тем не менее на практике редко используются квадраты, включающие более десяти градаций условия . В то же время при уровне в 4 и меньше присутствует слишком мало степеней свободы, что увеличивает ошибку. Кроме того, если между условием, строками и столбцами существуют эффекты взаимодействия, результат окажется искаженным. Однако проверка модели на взаимодействие возможна только при достаточной величине стороны квадрата. Во-вторых, количество число уровней независимой переменной, строк и столбцов должно быть одинаковым, что не всегда бывает возможным. Наконец, провести рандомизацию для данного плана довольно-таки сложно.

Рис. 9.9.

Латинский квадрат - это базовая фигура для исследований с многомерным блокированием. На его основе можно построить и более сложные планы, например, греко-латинский квадрат и гипер-греко-латинский квадрат.

Несмотря на кажущуюся сложность, анализ эффекта воздействия результатов эксперимента с использованием латинского квадрата выполняется примерно по такому же алгоритму, как и анализ в исследовании с применением рандомизированных блоков.

Выше представлена небольшая часть разработанных в теории экспериментов планов. Используя их как основу и комбинируя друг с другом, можно создать практически неограниченное число самых разных исследований, которые, однако, потребуют более сложных процедур оценки эффекта воздействия и контроля фоновых факторов.

Может возникнуть вопрос: зачем уделять такое количество времени строгому эксперименту, если возможности его применения в социологии ограничены? С одной стороны, социальное взаимодействие во всех своих проявлениях действительно является сложно контролируемым феноменом, и во многих случаях социолог не может проводить рандомизацию, а также оказывать влияние на независимую переменную. С другой стороны, трудности экспериментирования связаны не только с характером объекта, но и со слабой заинтересованностью социологического сообщества. Эксперимент является довольно сложным методом, использование которого сопряжено с кропотливой работой по контролю, изоляции искомых переменных, а также с применением сложных процедур измерения эффекта тестирования. Учитывая общий дескриптивный характер современной социологии и зачастую относительно невысокий уровень рефлексии касательно валидности каузальных аргументов, экспериментальные исследования составляют не слишком большую долю в общей совокупности выпускаемых работ.

Данный факт не означает, что ниша эксперимента в общественных науках всегда будет ограниченной. Оглядываясь вокруг, мы можем заметить, что в других областях социального знания теория экспериментирования развивается куда более быстрыми темпами. Не секрет, что социальная психология уже долгое время работает как экспериментальная наука и не мыслит себя вне данного метода. Вместе с тем, можно наблюдать такое динамично развивающееся направление, как экспериментальная экономика. Словарная статья Вернона Смита «Экспериментальные методы в экономике» начинается словами: «Исторически предмет и метод экономики предполагал неэкспериментальный характер науки (подобно астрономии и метеорологии)» . Раскрывая современное состояние науки, автор показывает, что начиная с 1980-х годов экономика все более становится экспериментальной наукой.

Присмотримся к сравнительной политологии. Сто лет назад в послании к Американской ассоциации политической науки ее тогдашний руководитель Лоуренс Новелл заявлял: «Мы ограничены отсутствием возможности экспериментирования... Политические исследования являются обсервационной, а не экспериментальной наукой». Вышедшая в 2007 г. книга “The Oxford Handbook of Experimental Political Science” указывает, что ситуация меняется стремительным образом по мере того, как исследователи политики уделяют все большее влияние каузальным аргументам и эмпирическому изучению своего предмета . Достаточно перечислить многочисленные работы по таким темам, как мобилизация, голосование, парламентаризм, бюрократия, международные отношения, переговоры, внешняя политика, создание коалиций, политическая культура, «экспорт демократии», электоральные системы, право. Практически все эти области, казалось бы, оставляют ученому возможность лишь пассивного наблюдения и регистрации фактов, но рандомизированные эксперименты здесь проводятся и весьма успешно.

Не отрицая объективных трудностей использования строгого эксперимента в социологии, можно предположить, что повышение интереса к сравнительным исследованиям будет способствовать и росту числа экспериментов. Кроме того, развитие перспективных областей микросоциологии (например, изучения повседневности) также может способствовать развитию теории и практики полевого экспериментирования.

Наиболее очевидным полем внедрения экспериментальных исследований представляется область виртуальных технологий.

Социологический эксперимент обычно проводится в лаборатории или «реальных» условиях, при этом изучаются небольшие группы. Однако социология не интересуется индивидом, а в качестве объяснительных конструкций оперирует аргументами макроуровня, подтверждение которых требует множества наблюдений. Сети дают такую возможность. Например, группа молодых ученых из Колумбийского университета изучала влияние социальных факторов на функционирование музыкального рынка . Для этого они создали веб-сайт, на который выложили аудиозаписи 48 неизвестных инди-музыкантов для свободного скачивания. Все посетители страницы случайным образом назначались в группы, которые отличались способом представления информации на сайте (случайный порядок песен против ранжированного по количеству скачиваний и т. д.). Выяснилось, что выбор пользователей, испытывавших социальное влияние, оказывался куда менее предсказуемым, чем тех, кто не видел рейтингов, рекомендаций, количества «лайков» ит.д., причем эта зависимость обратна пропорциональна уровню социального влияния.

В книге «Основания социальной теории» Дж. Коулман писал, что даже если ученый строит каузальные аргументы на макроуровне (например, как модели социального взаимодействия влияют на силу норм), надлежащее объяснение требует определения микрооснований этих процессов . Как подчеркивал Коулман, переход от микро- к макроуровню является основным препятствием на пути интеллектуального развития социологической теории, поскольку требует изучения динамических процессов формирования и развития социальных процессов, которые сложно получить с помощью традиционных социологических методик (опросов и наблюдений). Однако использование экспериментального метода (в частности, в интернет-исследованиях) позволяет не только увидеть результат, но и воспроизвести схему переходов «макро-микро», «микро-микро» и «макро-микро». Фактически в распоряжении исследователя имеется мощный инструмент, который, с одной стороны, позволяет работать с большими массивами данных, а с другой - фиксировать взаимодействие индивидов per se.

Еще одна причина, по которой эксперимент достоин внимания, более прагматична. Как уже неоднократно отмечалось, в тех случаях, когда экспериментальный дизайн невозможен (а это применительно, например, ко всей исторической социологии), социальный ученый пытается создать нечто похожее на экспериментальную ситуацию. Вместе с тем сложный характер причинно-следственных отношений и необходимость контроля факторов требуют использования методов, симулирующих эксперимент. В таком случае эксперимент представляется идеально-типическим исследованием, по канонам которого ученый работает и к строгости которого стремится приблизиться. Собственно, количественная и качественная стратегия, по мысли Ч. Рагина, являются разными вариантами ответа на вопрос о том, возможно ли в социальном исследовании воспроизведение логики эксперимента .

Представленные выше планы являются своеобразными шаблонами, по лекалам которых социологи работают и с объектами, в отношении которых эксперимент принципиально невозможен. В сущности, такое каузальное исследование будет моделироваться и анализироваться с использованием похожих, но, разумеется, более сложных методик и техник. Поэтому в процессе изучения гл. 10, посвященной квазиэксперименталь- ному дизайну, рекомендуется соотносить описываемые планы с тем, что уже известно, искать различия и возможные угрозы внутренней и внешней валидности. Это облегчит понимание «механики» сравнительного квазиэкспериментального исследования.

• У. Кохран и Г. Кокс приводят примеры латинских квадратов вплоть до 12x12.

Пробельного материала для заполнения крупных промежутков в строках.

Большой Энциклопедический словарь . 2000 .

Смотреть что такое "КВАДРАТ" в других словарях:

- (лат. quadratum, от quadrare сделать четырехугольным). 1) прямоугольный, равносторонний четырехугольник. 2) такое число, которое, будучи умножено само на себя, дает данное число. 3) единица для измерения плоскостей; напр.: квадратн. фут, дюйм и… … Словарь иностранных слов русского языка

В квадрате. Жарг. мол. Пренебр. О крайне тупом, безнадёжно глупом человеке. /i> Квадрат глупый, несообразительный чаловек. Никитина 1996, 82. Квадрат твою гипотенузу! Жарг. шк. Бран. Выражение досады, раздражения, негодования. ВМН 2003, 62.… … Большой словарь русских поговорок

КВАДРАТ, в биологии квадратная рама, используемая для разметки участка поверхности с целью изучения растений, находящихся на нем. Квадратом называют также и сам этот участок почвы. Как правило, такой квадрат равен 0,5 или 1 м2. Пользуясь этим… … Научно-технический энциклопедический словарь

КВАДРАТ, квадрата, муж. (лат. quadratus четырехугольный). 1. Равносторонний прямоугольник (мат.). 2. Форма такого прямоугольника у какого нибудь предмета (книжн.). Ярко освещенный квадрат окна. 3. Четырехугольный гартовый брусок мера для… … Толковый словарь Ушакова

Муж. равносторонний и прямоугольный четыреугольник; народ называет его круглым четыреугольником или клеткою. Разбить площадь на квадраты, на участки этого вида. | Квадрат числа, произведение его от умножения самого на себя. Узор квадратцами или… … Толковый словарь Даля

Параллелограмм, клетка, материал, прямоугольник, степень, квадратик Словарь русских синонимов. квадрат сущ., кол во синонимов: 9 гиперкуб (12) … Словарь синонимов

квадрат - КВАДРАТ, а, м. Тюрьма; камера. квадрат топтать находиться в тюрьме, камере. Из уг … Словарь русского арго

квадрат - (Quad) 1. Одна из основных единиц типометрической системы Дидо, равная 4 цицеро, или 48 пунктам. 1 квадрат равен 18,048 мм. 2. Пробельный материал, используемый при изготовлении наборных печатных форм способа высокой печати. Квадраты различают по … Шрифтовая терминология

«Квадрат» - «Квадрат», клуб любителей джазовой музыки (джаз клуб). Создан в 1964 при ДК имени Ленсовета (с 1965 размещался в ДК имени С. М. Кирова, с 1986 — во Дворце молодёжи). Объединяет музыкантов и любителей классического джаза. «Квадрат» продолжил… … Энциклопедический справочник «Санкт-Петербург»

- (от латинского quadratus четырехугольный), 1) равносторонний прямоугольник. 2) Вторая степень a2 числа a (название связано с тем, что именно так выражается площадь квадрата со стороной a) … Современная энциклопедия

Книги

• Квадрат , Вилли Карлссон. Книгу видного деятеля Коммунистической партии Дании можно назвать подлинной летописью рабочего движения в стране в бурную эпоху с начала кризиса 30-X годов до оккупации Дании нацистами.…
• Квадрат неба. Сборник антиутопий , Маргарита Пальшина. Квадрат неба человек видит из окна… тюремной камеры, откуда нет выхода, чтобы увидеть его беспредельность. Камеры необязательно буквальной, в тюрьму превращаетсялюбой мир или общество,…

6. ПЛАНЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ

6.1. Планы на латинских квадратах

При составлении планов поиска оптимальных значений функции и описания поверхности отклика предполагалось, что факторы представляют собой непрерывные величины. Однако некоторые параметры систем носят дискретный характер и принимают только относительно небольшое количество значений, например, емкость запоминающих устройств, тактовая частота системной шины персонального компьютера. Другие факторы по своей природе имеют не количественную, а качественную природу, в частности, однотипные изделия выпускаются целым рядом изготовителей. Этим изделиям можно приписать некоторые обозначения в номинативной шкале измерений.

Таким образом, существует параметры (характеристики), принимающие некоторое ограниченное количество значений, задаваемых в количественной или качественной шкале измерений. Необходимо в условиях воздействия других факторов оценить влияние таких параметров на показатель качества системы или определить их значимость. Полный перебор возможных сочетаний параметров системы потребует чрезмерно большого количества опытов. С целью рационального сокращения экспериментальных исследований применяют специальный вид планов – планы на латинских квадратах.

Латинский квадрат характеризуется особым расположением некоторого числа символов в ячейках, сгруппированных в строки и столбцы так, что каждый символ встречается один раз в каждой строке и в каждом столбце. Пример латинского квадрата, размером n ×n , для n = 3 представлен в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Для любого n > 2 существует множество вариантов построения латинских квадратов. Количество вариантов латинских квадратов с ростом n быстро увеличивается и определяется формулой

N (n , n ) = n !(n – 1)!L (n ).

Некоторые значения L (n ) представлены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Латинскому квадрату можно сопоставить план эксперимента, в котором строки соответствуют различным значениям одного фактора, столбцы – значениям другого, а латинские буквы – значениям третьего фактора, т.е. латинский квадрат позволяет исследовать влияние не более чем трех факторов. Пример представления латинского квадрата для факторов L , P , Z , каждый из которых варьируется на четырех уровнях (n = 4) приведен в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Применение плана, построенного на основе латинского квадрата, позволяет оценить дифференциальный (разностный) эффект пар уровней, но не дает информации о взаимодействии между факторами (иначе говоря, факторы не зависят друг от друга). Так, сумма результатов экспериментов, соответствующих столбцу j , будет оценивать эффект P j , усредненный по всем L и Z . Тогда дифференциальный эффект увеличения значения фактора P от уровня 1 до уровня 2, усредненный по всем L и Z , можно оценить по разности между суммой значений функции отклика столбца 2 и столбца 1. Порядок перечисления уровней факторов роли не играет.

В частности, рассмотренный план позволяет оценить влияние размера видеопамяти графического адаптера (P ) на скорость вывода видеоизображений при различном быстродействии (L ) процессора компьютера и разном разрешении дисплея (Z ). Применительно к рассмотренному примеру для трех факторов при четырех уровнях варьирования ПФЭ требует 4 3 = 64 опытов, а с применением латинского квадрата – только 16. Экономия достигается за счет потери информации о взаимодействии факторов.

В условиях применения латинского квадрата все факторы должны варьироваться на одинаковом количестве уровней. Можно ослабить это требование путем приравнивания какого-либо уровня другому.

Приведенный пример является одним из возможных расположений уровней факторов, позволяющих получить несмещенные оценки главных эффектов. Латинские квадраты можно накладывать друг на друга, образуя греко-латинские квадраты . Например, два латинских квадрата 3´3 можно преобразовать в греко-латинский квадрат

Здесь латинские буквы образуют один латинский квадрат, а греческие буквы – другой латинский квадрат. Каждая латинская буква встречается в паре с конкретной греческой буквой только один раз. С помощью этого греко-латинского квадрата можно оценить главные эффекты четырех 3-х уровневых факторов (фактора строк, фактора столбцов, римских букв и греческих букв) проведя только 9 опытов.

Если наложить друг на друга три различных варианта латинских квадратов, то получится план гипер-греко-латинского квадрата . С его помощью можно оценить главные эффекты пяти факторов (фактора строк, столбцов и трех расположений квадратов). В частности, для пяти трехуровневых факторов потребуется провести только 9 опытов вместо 243 опытов при переборе всех возможных сочетаний факторов.

Итак, планы латинских (греко-латинских) квадратов используются в тех случаях, когда требуется оценить влияние факторов, варьируемых более чем на двух уровнях и заранее известно, что между факторами нет взаимодействий или этим взаимодействиями можно пренебречь. Имеются таблицы латинских и греко-латинских квадратов различных размеров, за исключением одного практически важного случая – не существует греко-латинского квадрата для 6 уровней факторов.