莫衷一是的不確定度定義-評(píng)VIM第3版(11)

               莫衷一是的不確定度定義-評(píng)VIM第3版(11)

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定義是明確概念內(nèi)涵的邏輯手段。

測(cè)量計(jì)量領(lǐng)域的不確定度概念，提出于20世紀(jì)80 年代。1993年后，由于國(guó)際計(jì)量委員會(huì)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織等八個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)組織的推薦，不確定度風(fēng)行于世。

人們問(wèn)：什么是測(cè)量不確定度？

這個(gè)必須回答的問(wèn)題，回答卻很難。原因并不是問(wèn)題本身多難表達(dá)，而是不確定度論的提出者與宣傳者們，自己沒(méi)準(zhǔn)譜，說(shuō)法多變。不確定度論者給“不確定度”下過(guò)幾個(gè)定義，都不靠譜。且看老史的評(píng)論。

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（一）意思相背的可信性

【GUM】

2.2.1：“不確定度”這個(gè)詞，意指可疑的程度，廣義而言，“測(cè)量不確定度”意指對(duì)測(cè)量結(jié)果的正確性的可疑程度。

3.3.1：測(cè)量結(jié)果的不確定度反映了對(duì)被測(cè)量的值的認(rèn)識(shí)不足。

【《測(cè)量不確定度》序言】

不確定度定量表示測(cè)量結(jié)果可信程度。

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【史評(píng)】

解釋不確定度概念的上述說(shuō)法，都是含含糊糊的不明確的說(shuō)法。什么叫“可疑程度”？什么叫“認(rèn)識(shí)不足”？ 什么叫“可信程度”？明確的物理概念，應(yīng)該用數(shù)學(xué)的公式表達(dá)出來(lái)，必要的條件是定量化。含含糊糊的可疑程度，含含糊糊的認(rèn)識(shí)不足，含含糊糊的可信程度，沒(méi)有辦法、也不可能定量表達(dá)。查遍不確定度的指導(dǎo)書(shū)、規(guī)范，涉獵大量的不確定度宣貫材料，找不到一處對(duì)“可疑程度”、“認(rèn)識(shí)不足”、“可信程度”的定量表達(dá)。

如上三個(gè)不確定度含義的不能定量表達(dá)，使不確定度概念沒(méi)有根，沒(méi)有基礎(chǔ)，以致語(yǔ)義不詳，所指內(nèi)容沒(méi)法界定。

測(cè)量不確定度這個(gè)詞，似是而非、含混其辭，不配當(dāng)科學(xué)術(shù)語(yǔ)。

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【互聯(lián)網(wǎng)】

網(wǎng)上查到如下說(shuō)法：

在科學(xué)名詞中，特別是在統(tǒng)計(jì)學(xué)中有“可信性”與“置信度”等說(shuō)法。

可信性是一個(gè)集合性術(shù)語(yǔ)。它用來(lái)表示可用性及其影響因素：可靠性、維修性、保障性等。

置信度,也叫置信水平。置信水平是指總體參數(shù)值落在樣本統(tǒng)計(jì)值某一區(qū)內(nèi)的概率；而置信區(qū)間是指在某一置信水平下，樣本統(tǒng)計(jì)值與總體參數(shù)值間誤差范圍。置信區(qū)間越大，置信水平越高。

置信水平表示區(qū)間估計(jì)的把握程度。要求的把握程度越大，勢(shì)必得到一個(gè)較寬的置信區(qū)間，這就相應(yīng)降低了估計(jì)的準(zhǔn)確程度。

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【史評(píng)】

統(tǒng)計(jì)學(xué)給出的置信區(qū)間，區(qū)間越寬，可信度越高，也就是說(shuō)區(qū)間越小，可信性越差。這和當(dāng)今不確定度概念的意思恰恰相反。現(xiàn)今測(cè)量計(jì)量領(lǐng)域推廣的測(cè)量不確定度，是不確定度區(qū)間越小表示可信性越大（可疑度越小），而不確定度區(qū)間越大則可信性越小（可疑度越大），這和統(tǒng)計(jì)學(xué)上的概念，和網(wǎng)上所載的人們通常的說(shuō)法，意思恰恰相反。

就具體數(shù)據(jù)來(lái)數(shù)，可信性應(yīng)該是個(gè)百分?jǐn)?shù)。例如正態(tài)分布，1σ的置信度為68%，2σ的置信度為95.54%，3σ的置信度為99.97%，即區(qū)間越大，則置信度越大。而不確定度論的說(shuō)法是區(qū)間越小，置信度越大。說(shuō)法反了。

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   （接下頁(yè)）

接 1# 史錦順 文

另一個(gè)問(wèn)題是把不確定度說(shuō)成是可信度，數(shù)量級(jí)不對(duì)。例如，我國(guó)計(jì)量院研制銫原子頻率基準(zhǔn)，NIM5 不確定度為2E-15,寫(xiě)成百分?jǐn)?shù)是：

           α= 0. 0000000000002%                          1-α=99.9999999999998%

請(qǐng)問(wèn)，若這叫不可信性（可疑度）的話，怎么稱(chēng)呼？可信性99%，算很高了。怎么稱(chēng)呼這15個(gè)9？“萬(wàn)無(wú)一失”，已是極高的要求，不過(guò)是4個(gè)9；15個(gè)9，還是可信性嗎？不可能嗎。明明是誤差范圍，硬要說(shuō)成是可信性，卻又不符合可信性的意思。這是不確定度論的一大敗筆。

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（二）主次顛倒的分散性說(shuō)

【VIM】

VIM 第2版（1993）

3.9 與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性。

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VIM第3版（2012）

2.26 根據(jù)所用到信息，表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。
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【史評(píng)】

以上是不確定度論對(duì)不確定度這個(gè)術(shù)語(yǔ)的主定義。

這兩個(gè)定義明確地說(shuō)明不確定度表征的是分散性。不久前，竟有兩位網(wǎng)友說(shuō)，上述兩個(gè)定義的主詞不是分散性。學(xué)語(yǔ)法學(xué)到這種程度，也實(shí)在讓人沒(méi)法接話。如果連“不確定度表達(dá)的是分散性”的原意都看不出的話，我看也就沒(méi)法談?wù)搶W(xué)術(shù)了。

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分散性確實(shí)是測(cè)量結(jié)果的一項(xiàng)指標(biāo)，但絕不是全部，而是一部分，且是次要的一部分。

測(cè)量誤差范圍由隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差構(gòu)成。隨機(jī)誤差表現(xiàn)為測(cè)得值的分散性，它是重要的，必然存在的，但它通常是次要的。通常，測(cè)量誤差的主要部分是系統(tǒng)誤差。

單個(gè)測(cè)得值對(duì)測(cè)得值平均值的波動(dòng)，是分散性；測(cè)得值平均值對(duì)被測(cè)量真值的偏離，是偏離性，又叫偏倚。隨機(jī)誤差是分散性；系統(tǒng)誤差是偏離性。由于隨機(jī)誤差可以用多次測(cè)量的方法減小，而系統(tǒng)誤差不能用增加測(cè)量次數(shù)的方法減小，因而系統(tǒng)誤差表征的偏離性最重要，而隨機(jī)誤差表征的分散性雖然存在，卻是次要的。

不確定度論定義不確定度表達(dá)的是分散性，并用此來(lái)表征測(cè)量的總指標(biāo)，這是顧小失大，只撿芝麻而丟了西瓜。

VIM給出的關(guān)于不確定度的定義，界定是分散性，回避偏離性，主次顛倒了。

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（接下頁(yè)）

接 2# 史錦順 文

（三）來(lái)路不明的包含區(qū)間半寬說(shuō)

【VIM第2版1993】

3.9注1

不確定度是“說(shuō)明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬”。

【VIM第3版2012】

2.26 注2

不確定度是“說(shuō)明了包含概率的區(qū)間的半寬”。

2.36

包含區(qū)間是說(shuō)明了包含概率的包含被測(cè)量真值組的區(qū)間。

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【史評(píng)】

包含區(qū)間半寬的說(shuō)法，很讓誤差理論派高興，不確定度論自己說(shuō)出“不確定度是包含有真值的包含區(qū)間的半寬”，這就和誤差論派的表達(dá)一致了。包含真值的區(qū)間的半寬就是誤差范圍，即誤差元絕對(duì)值的最大值。啊！不確定度論與誤差理論在這里溝通，原來(lái)不確定度就是誤差范圍！

可惜，不確定度論的包含區(qū)間半寬的說(shuō)法，來(lái)路不明。

       VIM第2版，雖說(shuō)是區(qū)間半寬，但不提真值的事，所謂區(qū)間，就可以解釋得含糊；而VIM第3版，明確說(shuō)是包含真值的區(qū)間的半寬，這就沒(méi)法再讓區(qū)間隨意地飄忽不定了，必須明確定位，即必須包含真值。

問(wèn)題是：包含區(qū)間是怎樣包含真值的呢？這是一個(gè)極大的漏洞，是不確定度論不能解決的問(wèn)題。道理很簡(jiǎn)單，不確定度論出世的基本立足點(diǎn)是“真值不可知”，從而回避真值，切斷測(cè)得值與真值相連的線索——誤差，不提真值概念、不要誤差概念，于是才弄出個(gè)不確定度概念來(lái)。不確定度在誕生時(shí)已經(jīng)明確，它不與真值聯(lián)系。不確定度與真值間沒(méi)有關(guān)系，這是GUM反復(fù)向人們交代過(guò)的，人們?cè)鯐?huì)忘記？VIM第3版卻又說(shuō)不確定度是包含真值的區(qū)間的半寬，真值從哪里來(lái)？真值是怎樣被包含的？沒(méi)法說(shuō)通！

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如今VIM第3版說(shuō)不確定度是包含真值區(qū)間的半寬，于是就必有如下表達(dá)式：

             │M-Z│max =B                                           （1）

M是測(cè)得值，Z是真值，B是區(qū)間半寬即不確定度。而誤差理論的表達(dá)式為

             │M-Z│max =│r│max= R                         （2）

比較（1）（2）兩式即知，不確定度B就是誤差范圍R。這樣不確定度論就變成誤差理論了。注意，（1）式的寫(xiě)法是誤差理論的寫(xiě)法。不確定度論者不能這樣寫(xiě)，誰(shuí)這樣寫(xiě)，他已經(jīng)是承認(rèn)真值概念了，就算不上是不確定度論者。

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區(qū)間半寬說(shuō)存在如上兩大問(wèn)題。第一，按不確定度論，不能說(shuō)明真值是怎樣被區(qū)間包含的，即無(wú)法從數(shù)學(xué)上建立不確定度與真值的關(guān)系，因此區(qū)間半寬說(shuō)就沒(méi)有物理上數(shù)學(xué)上的根據(jù)。第二如果按條文寫(xiě)出（1）式，那就與（2）式相同了，完全成了誤差理論，不確定度論也就不必自立門(mén)戶了。

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（接下頁(yè)）

回復(fù) 3# 史錦順

（四）當(dāng)做誤差，又不許說(shuō)是誤差

  不確定度到底是什么？

  筆者認(rèn)為：測(cè)量計(jì)量，說(shuō)到底，就是那么點(diǎn)事：真值、測(cè)得值、誤差。測(cè)量計(jì)量的客觀對(duì)象是量值，量值的實(shí)際值叫真值，用測(cè)量?jī)x器測(cè)得的是測(cè)得值，測(cè)得值與真值的差距是誤差。

測(cè)量計(jì)量這門(mén)學(xué)科，研究對(duì)象是量值，就是處理真值、測(cè)得值、誤差的問(wèn)題。不確定度論妄圖繞開(kāi)真值，拋棄誤差，于是也就說(shuō)不清測(cè)量計(jì)量該處理的問(wèn)題。

近二十來(lái)，畢竟世界上有大量的不確定度在用。人們又是怎樣用的呢？仔細(xì)看看，仔細(xì)想想，原來(lái)，無(wú)非是偷用，就是拿誤差范圍當(dāng)不確定度用。老史說(shuō)的不是事實(shí)嗎？且看：

1 不確定度的A類(lèi)評(píng)定，即得到的A類(lèi)不確定度，不過(guò)是隨機(jī)誤差范圍。按貝塞爾公式算西格瑪，測(cè)量計(jì)量界算了快二百年了，不確定度的作法，毫無(wú)新意。

2 不確定度的B類(lèi)評(píng)定，就是利用按誤差理論給測(cè)量?jī)x器確定的誤差范圍（又稱(chēng)最大允許誤差），吃別人嚼過(guò)的饃，真沒(méi)味。偷人家的東西，算干什么。

3 大量樣板評(píng)定，評(píng)出的不確定度，是按誤差理論計(jì)算出來(lái)的。

4 中國(guó)的銫原子頻率基準(zhǔn)，受?chē)?guó)家獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，指標(biāo)是準(zhǔn)確度，同一值，又報(bào)道說(shuō)是不確定度。美國(guó)的銫原子頻率最高標(biāo)準(zhǔn)，二十年前的指標(biāo)稱(chēng)準(zhǔn)確度，近二十年稱(chēng)不確定度，2011年4月的報(bào)道又稱(chēng)“不準(zhǔn)確度”。細(xì)分析，“準(zhǔn)確度”/“不準(zhǔn)確度”/“不確定度”都是指誤差范圍（誤差元絕對(duì)值的最大值）。原本為同一指標(biāo)。也就是說(shuō)，在銫基準(zhǔn)這個(gè)范疇中，實(shí)際應(yīng)用上，不確定度與誤差范圍等效。

5 在中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量規(guī)范《JJF1033-2008 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》中，對(duì)規(guī)格項(xiàng)目（同一欄目），多處規(guī)定為“不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差”，也就是說(shuō)不確定度與最大允許誤差是等效的。

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由以上5條可知，實(shí)用中不確定度是當(dāng)誤差范圍用的，但請(qǐng)注意，“是”也不許說(shuō)“是”，說(shuō)“是”，就沒(méi)有不確定度存在的必要了。不確定度論要保持自身的存在，自己是不肯說(shuō)實(shí)話的。

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不確定度是什么？GUM與VIM給出過(guò)幾種定義，但莫衷一是。不確定度論即使能解決的問(wèn)題，誤差理論都可以解決。沒(méi)有一件是不確定度的特有功能（注）。有人問(wèn)：那還搞個(gè)測(cè)量不確定度干什么？15年前，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的著名學(xué)者馬鳳鳴在全國(guó)時(shí)頻計(jì)量講習(xí)班上說(shuō)過(guò)，是：“國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的委員們，吃飽撐的。”

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注：這里說(shuō)的沒(méi)有特有功能，指的是VIM意義下的現(xiàn)有應(yīng)用。

但需說(shuō)明，“不確定度”一詞，曾另有應(yīng)用。筆者注意到，1973年（不確定度論尚未誕生）的國(guó)際基本物理常數(shù)的指標(biāo)用的是“不確定度”，意指測(cè)量誤差與常數(shù)本身變化的綜合。

基礎(chǔ)測(cè)量（常量測(cè)量）講誤差，是認(rèn)識(shí)工具的問(wèn)題，有“誤”的含義；統(tǒng)計(jì)測(cè)量（變量測(cè)量），儀器的誤差可略，波動(dòng)量（偏差）由量值本身的變化引入，已不是“誤”。基礎(chǔ)測(cè)量與統(tǒng)計(jì)測(cè)量分不開(kāi)的情況，例如物理常數(shù)測(cè)量、基準(zhǔn)測(cè)量，既有誤差部分，也有量值本身的變化部分，因而不該叫“總誤差”“綜合誤差”之類(lèi)的詞，而可以叫“不確定度”。此不確定度是測(cè)量誤差與客觀量值變化的綜合體。不確定度一詞在測(cè)量計(jì)量中的應(yīng)用，也許這是一個(gè)適宜的場(chǎng)合。但這和當(dāng)前喧囂于世的不確定度論無(wú)關(guān)。

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看來(lái)大家都懶得給予評(píng)論啦

跟他爭(zhēng)論毫無(wú)意義，一點(diǎn)也不會(huì)接受別人的意見(jiàn)

回復(fù) 6# nextsun
      有意見(jiàn)就說(shuō)出來(lái)，你不說(shuō)，誰(shuí)能知道你有何等高見(jiàn)？你還沒(méi)說(shuō)出意見(jiàn)，就說(shuō)人家不接受意見(jiàn)，這是沒(méi)話湊話。
      沒(méi)人評(píng)論，就得出結(jié)論說(shuō)是不值得評(píng)論，太想當(dāng)然了。本網(wǎng)至少有十幾位網(wǎng)友表示過(guò)愿意看老史的文章 。《駁不確定度論一百六十篇集》，下載已達(dá)130次，這說(shuō)明，老史的心血不白費(fèi)，畢竟有百余網(wǎng)友想知道老史在講些什么。
      學(xué)術(shù)問(wèn)題，必須實(shí)事求是，有一說(shuō)一。不說(shuō)，沒(méi)人怪你；自己摸不著邊，說(shuō)了也沒(méi)意思。歡迎你批評(píng)，但要認(rèn)真地講出意見(jiàn)來(lái)。

2.2.1還有下半句怎么不說(shuō)啦，斷章取義。由于不確定度的一般概念和提供此概念的定量度量的說(shuō)明量，如標(biāo)準(zhǔn)偏差，缺少可用的不同詞匯，因此需要在兩種不同意義中使用"不確定度"這個(gè)詞。
2.2.2 當(dāng)需要明確某個(gè)具體度量時(shí)要用適當(dāng)?shù)男稳菰~
2.2.3給出了具體的定義
怎么會(huì)是似是而非、含混其辭，不配當(dāng)科學(xué)術(shù)語(yǔ)

“不確定度論的說(shuō)法是區(qū)間越小，置信度越大”
GUM有這樣說(shuō)嘛？還是你編造的.

“另一個(gè)問(wèn)題是把不確定度說(shuō)成是可信度，數(shù)量級(jí)不對(duì)。例如，我國(guó)計(jì)量院研制銫原子頻率基準(zhǔn)，NIM5 不確定度為2E-15,寫(xiě)成百分?jǐn)?shù)是：
           α= 0. 0000000000002%                          1-α=99.9999999999998%
請(qǐng)問(wèn)，若這叫不可信性（可疑度）的話，怎么稱(chēng)呼？可信性99%，算很高了。怎么稱(chēng)呼這15個(gè)9？“萬(wàn)無(wú)一失”，已是極高的要求，不過(guò)是4個(gè)9；15個(gè)9，還是可信性嗎？不可能嗎。明明是誤差范圍，硬要說(shuō)成是可信性，卻又不符合可信性的意思。這是不確定度論的一大敗筆。”

誰(shuí)告訴你，不確定度是多少？就說(shuō)可信度是多少

GUM的3.2.4假設(shè)測(cè)量結(jié)果對(duì)所有己識(shí)別的重要的系統(tǒng)影響已經(jīng)進(jìn)行了修正，并且己作了一切努力來(lái)識(shí)別這些影響。
因此在評(píng)定測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度時(shí)，首先盡一切努力，識(shí)別并修正系統(tǒng)誤差，你的結(jié)論“顧小失大，只撿芝麻而丟了西瓜。VIM給出的關(guān)于不確定度的定義，界定是分散性，回避偏離性，主次顛倒了。”帶有強(qiáng)烈的主觀色彩，而且可以說(shuō)，你對(duì)不確定度的理解完全不準(zhǔn)確

GUM通篇也沒(méi)說(shuō)過(guò)，拋棄誤差，只是回避“真值”這個(gè)概念。你一直認(rèn)為真值是可知的，真值知道了，你還花功夫去測(cè)量干嘛？正是真值不知道，我們采取花力氣，不斷去改善技術(shù)，不斷去追求