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閱讀筆記
此段筆記記錄了筆者從橫向和縱向二個(gè)方面來(lái)理解測(cè)量不確定度。橫向是指從字面上了解現(xiàn)時(shí)人們對(duì)此概念的解釋以及此概念的內(nèi)涵和外延；縱向是指從歷史的發(fā)展了解此概念的產(chǎn)生和變化，乃至預(yù)期未來(lái)的可能發(fā)展。文章先敘述橫向了解，再進(jìn)行縱向比較，筆者認(rèn)為這樣有可能使我們對(duì)測(cè)量不確定度有一個(gè)較全面和較深刻的理解。 橫向了解
首先分別對(duì)組成測(cè)量不確定度概念的“測(cè)量，measurement”和“不確定度，uncertainty”兩個(gè)不同的詞進(jìn)行了解。
“measurement”在字典上有測(cè)量、衡量、量度等中文解釋。在計(jì)量學(xué)上解釋為測(cè)量或測(cè)定。目前常用定義為：
測(cè)量 measurement
以確定量值為目的的一組操作：[VIM：1993，定義2.1]。
但在最新2008年第三版的VIM*將定義改為：
測(cè)量 measurement
通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并可合理賦予某量一個(gè)或多個(gè)量值的過(guò)程。
最新定義強(qiáng)調(diào)：測(cè)量是一個(gè)取得一個(gè)或多個(gè)量值過(guò)程，而不只是一組操作。它們有助于確定量值。
在人類(lèi)科學(xué)技術(shù)以及生產(chǎn)、醫(yī)療等各種活動(dòng)過(guò)程中都存在大量的測(cè)量工作。測(cè)量工作質(zhì)量高低深深影響人類(lèi)的活動(dòng)或發(fā)展。可靠的測(cè)量結(jié)果將有力推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，否則有可能延緩進(jìn)步。在臨床實(shí)驗(yàn)室，對(duì)人體樣本中各種成分進(jìn)行大量測(cè)量工作，結(jié)果是否可靠、準(zhǔn)確將直接影響對(duì)病人診斷、治療和預(yù)后。
因此不論在主觀上還是客觀上，都要求臨床實(shí)驗(yàn)室不僅完成患者樣本的測(cè)量工作，還必須說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量或可靠性，在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，人們習(xí)慣用測(cè)量的總誤差來(lái)表明檢驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量的高低，但近來(lái)，尤其進(jìn)入21世紀(jì)后，不少學(xué)術(shù)團(tuán)體和學(xué)者認(rèn)為用“不確定度，uncertainty”可能更好地表達(dá)檢驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量或可靠性的高低，尤其隨著近年來(lái)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果溯源性研究進(jìn)展，在檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中建立了一些參考體系，逐步克服在評(píng)定測(cè)量不確定度中的困難，促進(jìn)了檢驗(yàn)界對(duì)測(cè)量不確定度的關(guān)注和研究。
“Uncertainty”翻譯成中文有不少詞語(yǔ)，例如在1978年的“現(xiàn)代高級(jí)英漢雙解詞典”中指出“uncertainty”為“變化、不可靠、不確知、不確定”；在“海量詞典”中的網(wǎng)絡(luò)釋意為“不確定性、不確定度、不精確度”。計(jì)量學(xué)中翻譯為“不確定度”。
此詞不僅應(yīng)用于計(jì)量學(xué)，事實(shí)上還廣泛應(yīng)用于其它學(xué)科，“海量詞典”稱(chēng)“不確定度是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，巧妙地以不同方式，應(yīng)用在一些領(lǐng)域，包括哲學(xué)、物理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、金融學(xué)、保險(xiǎn)學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、工程學(xué)和信息科學(xué)。用它預(yù)言未來(lái)，已完成的測(cè)量，或者未知物。”
突出的應(yīng)用例子是著名物理學(xué)家海森堡提出的不確定度理論，其表述為：“人們永遠(yuǎn)不能準(zhǔn)確知道粒子的位置和速度，對(duì)其中一個(gè)知道得越精確，則對(duì)另一個(gè)就知道得越不準(zhǔn)確”。
又如不確定性經(jīng)濟(jì)學(xué)是西方經(jīng)濟(jì)學(xué)的大家族中派生出來(lái)的交叉學(xué)科和邊緣學(xué)派。在經(jīng)濟(jì)理論中，對(duì)不確定性的分析和認(rèn)識(shí)不僅是經(jīng)典的（阿羅—德布魯）一般均衡理論的基本內(nèi)容，同時(shí)也是信息經(jīng)濟(jì)學(xué)、行為以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)、制度經(jīng)濟(jì)學(xué)、演化經(jīng)濟(jì)學(xué)等新興理論、以及現(xiàn)代金融理論、產(chǎn)業(yè)組織理論、企業(yè)理論、勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科的基本內(nèi)容。不確定性的分析和認(rèn)識(shí)不僅決定著經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)的分析和解釋力，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)學(xué)現(xiàn)代發(fā)展的一個(gè)極為重要的方向。
在哲學(xué)上，不確定性是一個(gè)很重要的命題，從網(wǎng)頁(yè)搜索到作者在2009年5月28日對(duì)此哲學(xué)命題作了如下敘述：
【世界是確定的還是不確定的？這是一個(gè)具有深刻哲學(xué)意義和科學(xué)實(shí)踐價(jià)值的問(wèn)題，一直是科學(xué)前沿和哲學(xué)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問(wèn)題。對(duì)這一問(wèn)題的回答，西方哲學(xué)史上一直存在著兩種對(duì)立的思想。一種認(rèn)為世界是確定的，在此基礎(chǔ)上形成了一種追求有序、必然、精確的思維，可稱(chēng)之為“確定性思維”。長(zhǎng)期以來(lái)，確定思想一直占據(jù)著西方哲學(xué)的主導(dǎo)地位，是西方哲學(xué)的主力思想。科學(xué)理論，特別是牛頓引力論的成功，使得法國(guó)科學(xué)家拉普拉斯在19世紀(jì)初論斷，宇宙是完全被決定的。他認(rèn)為存在一組科學(xué)定律，只要我們完全知道宇宙在某一時(shí)刻的狀態(tài)，我們便能依此預(yù)言宇宙中將會(huì)發(fā)生的任一事件。這種情形下的宿命論是顯而易見(jiàn)的，拉普拉斯進(jìn)一步假定存在著某些定律，它們類(lèi)似地制約其他每一件東西，包括人類(lèi)的行為。盡管很多人強(qiáng)烈地抵制這種科學(xué)宿命論的教義，但直到20世紀(jì)初，這種觀念仍被認(rèn)為是科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)假定。另一種則認(rèn)為世界是不確定的，并在此基礎(chǔ)上形成了一種強(qiáng)調(diào)無(wú)序、偶然、近似的思維，可稱(chēng)之為“不確定性思維”。確定性現(xiàn)象是指在一定條件下，必定會(huì)導(dǎo)致某種確定的結(jié)果；不確定現(xiàn)象是指在一定條件下，它的結(jié)果是不確定的。不確定思想雖然未形成主流，但這種思想從未間斷過(guò)。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展和人類(lèi)對(duì)現(xiàn)代理性社會(huì)的反省、反叛、解構(gòu)，人們逐漸意識(shí)到世界的絕對(duì)確定是“人們的一種錯(cuò)覺(jué)”，不確定才是世界的真實(shí)一面。不確定現(xiàn)象是客觀事物的本質(zhì)屬性，而確定現(xiàn)象只是人們認(rèn)識(shí)上或觀念上的產(chǎn)物，而這既有本質(zhì)區(qū)別又有內(nèi)在聯(lián)系，相互矛盾，相互依存，在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。確定現(xiàn)象往往通過(guò)大量的不確定現(xiàn)象呈現(xiàn)出來(lái)，不確定現(xiàn)象是確定現(xiàn)象的補(bǔ)充和表現(xiàn)形式，兩者之間的關(guān)系是辯證統(tǒng)一的。在2003年第一屆不確定系統(tǒng)年會(huì)上，清華大學(xué)的劉寶碇教授在他的報(bào)告中提出：“確定是相對(duì)的，不確定是絕對(duì)的”。】
從此段敘述，可以認(rèn)識(shí)到目前醫(yī)師和患者所追求的所謂準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，其本質(zhì)或內(nèi)涵就存在著不確定性，正是此二者的統(tǒng)一使人們對(duì)測(cè)量的結(jié)果和應(yīng)用有一個(gè)全面的理解，二者缺一，只報(bào)告測(cè)量所謂的準(zhǔn)確結(jié)果而不報(bào)告其內(nèi)在的不確定度，或者反之只報(bào)告不確定度都不能讓人們?nèi)胬斫夂驼_地使用測(cè)量的結(jié)果。
正是從此哲學(xué)命題出發(fā)，使用不確定度來(lái)描述測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量或可靠性比用總誤差可能更為確切，更能說(shuō)明不能將測(cè)量結(jié)果形而上學(xué)認(rèn)為是確定不變的，測(cè)量結(jié)果的不確定性是其重要內(nèi)涵。上述哲學(xué)論點(diǎn)似乎更能反應(yīng)馬克思哲學(xué)思想和唯物論對(duì)自然科學(xué)研究的指導(dǎo)作用。
我們?nèi)鐚⑸鲜龆~結(jié)合在一起，就形成一個(gè)新的術(shù)語(yǔ)“測(cè)量不確定度”，英文為measurement uncertainty。
目前中國(guó)書(shū)籍中最常使用定義來(lái)自VIM； 1993，定義3.9，這也是當(dāng)時(shí)1993年GUM所使用的定義。即：
Uncertainty（of measurement）—parameter, associated with the result of a measurement that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measurand.
我國(guó)著名學(xué)者劉智敏在2000年將其翻譯為“用以表征合理賦予被測(cè)量的值的分散性，它是測(cè)量結(jié)果含有的一個(gè)參數(shù)”。現(xiàn)在我國(guó)頒布的標(biāo)準(zhǔn)中，使用下列語(yǔ)句：
3.19 測(cè)量不確定度 uncertainty of measurement
表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)：[VIM：1993，定義3.9]
后者的翻譯可能更為確切。
在此定義后，還有3個(gè)附注。原文如下：
NOTE 1 the parameter may be, for example, a standard deviation (or a given multiple of it), or the half-width of an interval having a stated level of confidence.
NOTE 2 Uncertainty of measurement comprises, in general, many components. Some of these components may be evaluated from the statistical distribution of the results of series of measurements and can be characterized by experimental standard deviations. The other components, which also can be characterized by standard deviations, are evaluated from assumed probability distributions based on experience or other information.
NOTE 3 It is understood that the result of the measurement is the best estimate of the value of the measurand, and that all components of uncertainty, including those arising from systematic effects, such as components associated with corrections and reference standards, contribute to the dispersion.
此三個(gè)附注進(jìn)一步敘述不確定度的重要特性：附注1指出不確定度常是標(biāo)準(zhǔn)差或者是具有可信限的區(qū)間的一半。附注2實(shí)際上敘述了二類(lèi)計(jì)算不確定度的方法。附注3指出測(cè)量結(jié)果分散性與所有分量的不確定度有關(guān)。
上述定義是第二版VIM的，筆者企圖尋找第一版VIM（1984年）的定義，我國(guó)學(xué)者史錦順在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)表一篇“測(cè)量不確定度理論的要害”一文中在提出列舉其十條要害同時(shí)，引證了第一版的定義，翻譯為：
“A 由測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量的估計(jì)值中可能誤差的量度。B 表征被測(cè)量的真值所處量值范圍的評(píng)定。（VIM，1984，3.09）”，并認(rèn)為“此二點(diǎn)都沒(méi)離開(kāi)誤差、真值這些測(cè)量學(xué)的基本概念。一時(shí)曾接受不確定度論的一些人，大概與此二定義有關(guān)。”
我們?nèi)鐚?984年定義與1993年的定義相比，可發(fā)現(xiàn)，1993年定義更為合理，首先它回避使用“真值”、“誤差”等模糊不清和易混肴的名詞和概念。第二說(shuō)明不確定度是被測(cè)量的內(nèi)在屬性，是被測(cè)量之值的分散性，而不簡(jiǎn)單為量值范圍。在2008年JCGM*文件中有下面一段敘述，表達(dá)類(lèi)似意思：
However, although these two traditional concepts are valid as ideals, they focus on unknowable quantities: the "error” of the result of a measurement and the "true value" of the measurand (in contrast to its estimated value), respectively. Nevertheless, whichever concept of uncertainty is adopted, an uncertainty component is always evaluated using the same data and related information (See also E.5.).
在2008年出了第3版VIM*，將測(cè)量不確定度定義修改為：
Measurement uncertainty
Uncertainty of measurement
Uncertainty
Non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a measurand, based on the information used.
在我國(guó)最新的“通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義”的征求意見(jiàn)稿中，將上述英文翻譯為：
測(cè)量不確定度measurement uncertainty簡(jiǎn)稱(chēng)不確定度（uncertainty）
根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。
上述定義進(jìn)一步豐富和充實(shí)了第二版的內(nèi)容，從正文看，添加了“非負(fù)參數(shù)，non-negative parameter”和“根據(jù)所用到的信息，based on the information used”。筆者對(duì)非負(fù)參數(shù)曾詢(xún)問(wèn)數(shù)位專(zhuān)家，似無(wú)明確定義。有位專(zhuān)家如此說(shuō)“非負(fù)參數(shù)是指非負(fù)的參數(shù)，沒(méi)有什么特殊含意，如：SD、SE、CV、自由度等參數(shù)就是非負(fù)參數(shù)。有的參數(shù)可以是負(fù)值，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)中較少”。至于在第三版添加“根據(jù)所用到的信息”，我認(rèn)為是強(qiáng)調(diào)不確定度的評(píng)估與總誤差的計(jì)算不同，可以大量根據(jù)所用到的信息進(jìn)行B類(lèi)不確定度的評(píng)定。
新定義還對(duì)原來(lái)的附注作了下列修改，原文為：
NOTE 1 Measurement uncertainty includes components arising from systematic effects, such as components associated with corrections and the assigned quantity values of measurement standards, as well as the definitional uncertainty. Sometimes estimated systematic effects are not corrected for but, instead, associated measurement uncertainty components are incorporated.
NOTE 2 The parameter may be, for example, a standard deviation called standard measurement uncertainty (or a specified multiple of it), or the half-width of an interval, having a stated coverage probability.
NOTE 3 Measurement uncertainty comprises, in general, many components. Some of these may be evaluated by Type A evaluation of measurement uncertainty from the statistical distribution of the quantity values from series of measurements and can be characterized by standard deviations. The other components, which may be evaluated by Type B evaluation of measurement uncertainty, can also be characterized by standard deviations, evaluated from probability density functions based on experience or other information.
NOTE 4 In general, for a given set of information, it is understood that the measurement uncertainty is associated with a stated quantity value attributed to the measurand. A modification of this value results in a modification of the associated uncertainty.
我國(guó)的征求意見(jiàn)稿進(jìn)行如下翻譯：
注：
1. 測(cè)量不確定度包括由系統(tǒng)影響引起的分量，如與修正量和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所賦量值有關(guān)的分量及定義的不確定度。有時(shí)對(duì)估計(jì)的系統(tǒng)影響未作修正，而是當(dāng)作不確定度分量處理。
2. 此參數(shù)可以是諸如稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度的標(biāo)準(zhǔn)偏差（或其特定倍數(shù)），或是說(shuō)明了包含概率的區(qū)間半寬度。
3. 測(cè)量不確定度一般由若干分量組成。其中一些分量可根據(jù)一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布，按測(cè)量不確定度的A類(lèi)評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，并用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征。而另一些分量則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其它信息假設(shè)的概率密度函數(shù)，按測(cè)量不確定度的B類(lèi)評(píng)定進(jìn)行評(píng)定，也用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。
與第2版相比，附注1是新添加的，敘述不確定度分量源自系統(tǒng)效應(yīng)和“定義不確定度，definitional uncertainty*”。還提到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)品賦值的糾正。如未糾正，則應(yīng)將其作為不確定度分量。附注2的內(nèi)容基本與原附注1相似，但敘述更為明確，例如明確了標(biāo)準(zhǔn)不確定度。同樣附注3將原來(lái)敘述明確了A類(lèi)不確定度評(píng)估和B類(lèi)不確定度評(píng)估。附注4則更明確將測(cè)量不確定度應(yīng)和測(cè)量物聲稱(chēng)量值相結(jié)合。但不知什么原因，我國(guó)征求意見(jiàn)稿中沒(méi)有翻譯注4。
在VIM對(duì)“測(cè)量不確定度”定義進(jìn)行修改同時(shí)。GUM文件也有新的補(bǔ)充。JCGM在2008年公布了JCGM 100：2008 GUM 1995 with minor corrections。在此最新GUM文件中，在附錄D中對(duì)不確定度補(bǔ)加了下述說(shuō)明（為了避免由于翻譯不當(dāng)，引起誤解，所以列出原文，只翻譯某些要點(diǎn)）：
D.5 Uncertainty
D.5.1 Whereas the exact values of the contributions to the error of a result of a measurement are unknown and unknowable, the uncertainties associated with the random and systematic effects that give rise to the error can be evaluated. But, even if the evaluated uncertainties are small, there is still no guarantee that the error in the measurement result is small; for in the determination of a correction or in the assessment of incomplete knowledge, a systematic effect may have been overlooked because it is unrecognized. Thus the uncertainty of a result of a measurement is not necessarily an indication of the likelihood that the measurement result is near the value of the measurand; it is simply an estimate of the likelihood of nearness to the best value that is consistent with presently available knowledge.
在這一段中，將誤差和不確定度關(guān)系，作了進(jìn)一步敘述：“既使評(píng)定的不確定度小，也不能保證測(cè)量誤差小；……。由于不認(rèn)知，可能忽視了系統(tǒng)效應(yīng)………”。
D.5.2 Uncertainty of measurement is thus an expression of the fact that, for a given measurand and a given result of measurement of it, there is not one value but an infinite number of values dispersed about the result that are consistent with all of the observations and data and one''''''''''''''''s knowledge of the physical world, and that with varying degrees of credibility can be attributed to the measurand.
“測(cè)量不確定度只表達(dá)了：對(duì)一特定測(cè)量物以及其測(cè)量的一定結(jié)果，并不是一個(gè)而是分散在結(jié)果的無(wú)限個(gè)數(shù)值………”。
D.5.3 It is fortunate that in many practical measurement situations, much of the discussion of this annex does not apply. Examples are when the measurand is adequately well defined; when standards or instruments are calibrated using well-known reference standards that are traceable to national standards; and when the uncertainties of the calibration corrections are insignificant compared to the uncertainties arising from random effects on the indications of instruments, or from a limited number of observations (see E.4.3). Nevertheless, incomplete knowledge of influence quantities and their effects can often contribute significantly to the uncertainty of the result of a measurement.
在這段中，提到“當(dāng)測(cè)量物是確定的，標(biāo)準(zhǔn)品或儀器可用溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)品的參考標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，以及當(dāng)由校準(zhǔn)糾正的不確定度，與儀器指示的隨機(jī)效應(yīng)，或有限次測(cè)量所引起的不確定度相比是很小時(shí)。非常幸運(yùn)地，在這些實(shí)際測(cè)量情況時(shí)，不一定采用此附錄中討論的很多（復(fù)雜計(jì)算）……”。
而在臨床化學(xué)和臨床血液學(xué)常規(guī)項(xiàng)目中不少測(cè)量正如同D.5.3所敘述的情況。為我們?cè)谶@些測(cè)量中，使用一個(gè)評(píng)估不確定度較簡(jiǎn)單方法，提供了可能和理由。
從這一段筆記中，筆者認(rèn)為對(duì)不確定度的學(xué)習(xí)切忌將術(shù)語(yǔ)的定義絕對(duì)化。事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)文件也是在不斷進(jìn)步和發(fā)展中，并不排除將來(lái)在科學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)上，根據(jù)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量不確定度做出特定的解釋和應(yīng)用。 縱向理解
在解釋了測(cè)量不確定度含義后，筆者企圖從縱向，歷史發(fā)展來(lái)看測(cè)量不確定度。發(fā)現(xiàn)“不確定度模式，uncertainty model”，和“誤差模式，error model”一直存在著爭(zhēng)論。二者都是面對(duì)測(cè)量過(guò)程中的同一現(xiàn)象，即測(cè)量結(jié)果不存在絕對(duì)不變化的真值。從歷史上看，200年前，隨現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展，“推動(dòng)了精確測(cè)量的發(fā)展，機(jī)械工具、汽輪機(jī)、槍等維修時(shí)的零件要求互換，要求考慮制造的允（許誤）差”。并很快接受了誤差模式的理論，在我國(guó)，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局在1991年批準(zhǔn)實(shí)施《測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理》國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范。在檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中，美國(guó)的Westgards在1974年根據(jù)誤差理論，即偏倚（bias）和不精密度（imprecision）發(fā)展了相應(yīng)的質(zhì)控理論、函數(shù)方程式和著名的Westgards質(zhì)控規(guī)則。
下面一大段敘述主要引自劉智敏研究員2000年所著“不確定度及其實(shí)踐”一書(shū)中1.2不確定度一節(jié)，并根據(jù)JCGM 100：2008 GUM 1995 with minor corrections引言加以補(bǔ)充。
【就在誤差模式在計(jì)量學(xué)和檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)得到發(fā)展的同時(shí)，也出現(xiàn)了不同的聲音。“1953年，Beers在《誤差理論導(dǎo)引》書(shū)中指明：當(dāng)我們給出實(shí)驗(yàn)室誤差為x時(shí)，它實(shí)際上是以標(biāo)準(zhǔn)差等表示的估計(jì)實(shí)驗(yàn)不確定度”。首次在表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差時(shí)，使用了“不確定度”術(shù)語(yǔ)。1963年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的Eisenhart在“儀器校準(zhǔn)系統(tǒng)的精密度與準(zhǔn)確度估計(jì)”中，明確提出使用“不確定度”的建議。但是在當(dāng)時(shí)并未受到學(xué)術(shù)界的重視。
1970年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的Deitrich在“不確定度、校準(zhǔn)和概念”一書(shū)中給不確定度以如下描述“測(cè)量不確定度為一組測(cè)量平均值一邊的范圍，當(dāng)作了很大數(shù)目測(cè)量時(shí)，讀數(shù)的給定部分位于該范圍內(nèi)。”1973年，英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的Burns等人在雜志“Metrologia”發(fā)表論文“誤差和不確定度”中提出在討論準(zhǔn)確度（accuracy）時(shí)，宜用不確定度。并認(rèn)為當(dāng)人們說(shuō)測(cè)量誤差為±1%，應(yīng)認(rèn)為實(shí)際上是測(cè)量結(jié)果的不確定度。
到1977年，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局局長(zhǎng)Ambler提請(qǐng)國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（CIPM）注意“不確定度”問(wèn)題的重要性。CIPM在同年要求國(guó)際計(jì)量局（BIPM）與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室共同討論此問(wèn)題并提出相應(yīng)建議。BIPM制定了一個(gè)征求意見(jiàn)書(shū)，送到32個(gè)國(guó)家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室。到1979年收到21個(gè)實(shí)驗(yàn)室回復(fù)，幾乎所有實(shí)驗(yàn)室都希望有一個(gè)國(guó)際上都能一致同意的建議。所以1980年BIPM召開(kāi)會(huì)議，討論對(duì)此意見(jiàn)書(shū)的各國(guó)和國(guó)際學(xué)術(shù)團(tuán)體的反饋，并提出一份“表達(dá)實(shí)驗(yàn)不確定度的建儀書(shū)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為INC-1（1980），有如下內(nèi)容：
測(cè)量結(jié)果的不確定度一般包含若干分量，按其數(shù)值評(píng)定方法，可歸入兩類(lèi)：
A類(lèi)：用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的那些分量；
B類(lèi)：用其它方法計(jì)算的那些分量。
在以前曾使用過(guò)“系統(tǒng)”和“隨機(jī)”不確定度。建議書(shū)指出：A、B二類(lèi)方法并不與此二類(lèi)不確定度之間存在簡(jiǎn)單關(guān)系。并認(rèn)為“系統(tǒng)”不確定度術(shù)語(yǔ)易引起誤解，應(yīng)避免使用。A類(lèi)分量用估計(jì)方差si2（如估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差si）、自由度vi表達(dá)。必要時(shí)，可給出估計(jì)協(xié)方差。B類(lèi)分量用量uj2表達(dá)。可認(rèn)為與假定存在的方差近似，可以像方差那樣處理量uj2。或像標(biāo)準(zhǔn)差那樣處理量uj。必要時(shí)，用相似方法處理協(xié)方差。用通常合成方差的方法求得表征合成不確定度的量值。應(yīng)以“標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示合成不確定度及其分量。對(duì)特殊用途，須將合成不確定度乘以一個(gè)因子以獲得“總”不確定度時(shí)，必須說(shuō)明因子的數(shù)值。
1981年，在CIPM第70屆會(huì)議，批準(zhǔn)上述文件并形成建議書(shū)1（CI-1981）《實(shí)驗(yàn)不確定度的表示》。文件指出，需要找出一個(gè)可大家同意的表示不確定度方法，并可以INC-1作為同意的基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)家計(jì)量研究院在1985年制定了《不確定度應(yīng)用方法》，指出應(yīng)按INC-1評(píng)定不確定度。在1986年CIPM第75屆會(huì)議，通過(guò)了建議書(shū)1（CI-1986）《CIPM贊助進(jìn)行的工作中不確定度的表示》。不僅決定推廣上面介紹過(guò)的INC-1（1980）內(nèi)容，還特別指出文件中第5）點(diǎn)有商業(yè)應(yīng)用的價(jià)值，要求在CIPM支助的國(guó)際PT（能力比對(duì)）以及其它活動(dòng)中，要給出合成不確定度。
1986年，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和CIPM、國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）組成了國(guó)際不確定度工作組，我國(guó)計(jì)量研究院也派專(zhuān)家劉智敏研究員參加此項(xiàng)重要工作。經(jīng)過(guò)多年研究、討論，并廣泛征求各國(guó)及國(guó)際專(zhuān)業(yè)組織意見(jiàn)，經(jīng)反復(fù)修改，終于在1993年制定并公布了現(xiàn)在有關(guān)“測(cè)量不確定度”最有權(quán)威，也是基礎(chǔ)的文件《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement，GUM》，并在1995年勘誤后又重印，在2008年又經(jīng)勘誤和少些修改后重新出版。
GUM得到國(guó)際權(quán)威組織和各國(guó)計(jì)量學(xué)界廣泛和熱烈的響應(yīng)。公布GUM文件時(shí)，不僅得到制定的四個(gè)國(guó)際組織，還得到了國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）、國(guó)際理論與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)（IUPAP）以及檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中最大國(guó)際組織-國(guó)際臨床化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IFCC）的批準(zhǔn)。此七個(gè)組織組成了JCGM，到2005年國(guó)際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可組織（ILAC）正式參加，成為JCGM的第八個(gè)成員。
歐洲的EURACHEM和CITAC二組織很快在1995年就制定了《Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement，QUAM》，并在2000年修改后頒布第二版，為將GUM原則和方法運(yùn)用在分析化學(xué)定量測(cè)定中評(píng)定測(cè)量不確定度，提出具體的四個(gè)步驟。在2007年又頒布了“measurement uncertainty arising from sampling”導(dǎo)則，對(duì)QUAM中涉及較少的分析前階段的樣本采集，處理過(guò)程中的不確定度的來(lái)源和評(píng)定作了進(jìn)一步說(shuō)明和解釋。】
從上述歷史發(fā)展可以清楚看到了“測(cè)量不確定度”的價(jià)值和意義。我國(guó)在測(cè)量不確定度方面權(quán)威劉智敏研究員在其2007年出版的《實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可中的不確定度和統(tǒng)計(jì)分析》一書(shū)的前言中寫(xiě)到“不確定度和統(tǒng)計(jì)分析是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基石。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的水平如何，要以不確定度表示，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果是否可用, 要以不確定度說(shuō)明。不確定度愈小，檢測(cè)水平愈高。各實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果比對(duì)時(shí)，他們的差不得超過(guò)不確定度，否則結(jié)果不可用。”
但是，對(duì)有如此重要意義的理論和概念，不同國(guó)家的認(rèn)識(shí)和重視并不盡相同。以美國(guó)為例，作為積極提倡使用不確定度的計(jì)量權(quán)威單位，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量研究院（NIST）在1992年制定了基于GUM的不確定度方針，1993年制定了基于GUM的《Guideline for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results》，所有NIST的報(bào)告均應(yīng)遵循此文件的要求，在報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí)還應(yīng)報(bào)告不確定度。
此項(xiàng)措施得到不少專(zhuān)業(yè)組織響應(yīng)。例如1997年由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)院（ANSI）發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《U.S. Guide to the Expression Uncertainty in Measurement》，全面采用GUM。不少專(zhuān)業(yè)團(tuán)體，如美國(guó)檢測(cè)與材料協(xié)會(huì)（ASTM）頒布了《Standard Guide for Estimating Uncertainty in Dosimetry for Radiation Processing》；又如國(guó)家實(shí)驗(yàn)室自愿認(rèn)可計(jì)劃（NVLAP）要求實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可時(shí)遵循GUM要求；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室委員會(huì)（NCSL）以GUM為基礎(chǔ)，制定了文件RP-12《Determining and Reporting Measurement Uncertainty》分發(fā)到上千家實(shí)驗(yàn)室，要求評(píng)定和報(bào)告測(cè)量不確定度。
形成鮮明對(duì)比的是美國(guó)檢驗(yàn)界，其最著名的標(biāo)準(zhǔn)制定組織-Clinical and Laboratory Standard Institute，CLSI（原稱(chēng)National Committee for Clinical Laboratory Standards，NCCLS）從1976年成立到至今發(fā)布的近200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)一個(gè)涉及到測(cè)量不確定度，反在2003發(fā)布了一個(gè)EP 21-A《Estimation of Total Error for Clinical Laboratory Methods》文件。這也從另一方面說(shuō)明：雖然目前大多數(shù)國(guó)際和國(guó)家計(jì)量學(xué)以及其它專(zhuān)科組織接受“測(cè)量不確定度”概念和理論，但它與 “誤差”概念和理論的爭(zhēng)論仍然存在。科學(xué)和真理將在爭(zhēng)論中得到發(fā)展和完善。
筆者認(rèn)為，我們現(xiàn)在提倡學(xué)習(xí)“測(cè)量不確定度”并不應(yīng)該是簡(jiǎn)單地肯定它和否定“測(cè)量誤差”。而是應(yīng)該將此二個(gè)重要概念和模式作一個(gè)客觀的比較，探討它們的優(yōu)缺點(diǎn)和不足之處。 （第一部分完）
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*VIM為International Vocabulary of Basic and General Term in Metrology的簡(jiǎn)寫(xiě)
*JCGM為Joint Committee for Guide in Metrology的簡(jiǎn)寫(xiě)，開(kāi)始由公布GUM的7個(gè)國(guó)際組織組成，2005年國(guó)際認(rèn)可組織，ILAC正式加入，成為JCGM第8個(gè)國(guó)際組織。
*第三版VIM在2004年提出草案，并在2008年以下列題目公布：JCGM 200:2008, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM).
*在我國(guó)“通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義”的征求意見(jiàn)稿中，將“定義的不確定度 definitional uncertainty”翻譯為： 由于被測(cè)量定義中細(xì)節(jié)量有限所引起的測(cè)量不確定度分量。 |
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