Почему использование компьютерных методов исследования: Почему использование компьютерных методов исследования и обработки информации создаёт условия для более детального изучения территории планеты?

Цифровая гуманитаристика

Цифровая гуманитаристика, или Digital humanities (DH) — это современная междисциплинарная отрасль исследований, располагающаяся на пересечении социально-гуманитарных и компьютерных наук. Ее развитие связано с появлением компьютерных методов и готовых программных решений для обработки различных данных, в том числе больших данных, с которыми в докомпьютерную эпоху было просто невозможно работать. Постепенно область DH заметно расширилась, сегодня она включает в себя разработку решений для сбора и визуализации данных, информационного поиска, интеллектуального анализа данных, а также применения статистики и геоинформационных систем.

Методы DH применяются:

• в лингвистике: разработка корпусов и конкордансов, электронных словарей, развитие технологии автоматизированного перевода, аннотирования и реферирования текстов, текстового поиска, разработка статистических методов атрибуции текстов, анализа семантических взаимосвязей в тексте, визуализации пространственной дистрибуции различных языковых явлений, разработка технологий автоматического распознавания речи;
• в истории и этнографии: создание цифровых архивов, интерактивных карт, хроник событий, анализ различной статистической информации в области экономической истории и исторической демографии, автоматическое извлечение данных из оцифрованных архивных документов, анализ и визуализация культурных и социальных практик в разных обществах;
• в социологии и политологии: анализ и визуализация больших данных, в том числе открытых данных, связанных с потребительским поведением людей (что существенно для развития социологии культуры, социологии досуга, теории потребительского поведения, маркетинга), создание на этой основе предсказательных моделей поведения, визуализация и анализ сетей социального взаимодействия, в том числе в сети интернет;
• в искусствоведении и культурологии: оцифровка и сохранение культурного наследия, реализация проектов, делающих доступными для широкой публики уникальные объекты искусства и культуры (современные интерактивные музеи, онлайн-архивы, библио- и медиатеки), использование количественного анализа для отслеживания изменения культурных трендов на макроуровне;
• в литературоведении: компьютерное стиховедение, создание поэтических корпусов, электронных библиотек, фольклорных архивов и баз данных, автоматическое извлечение различной семантической информации из художественных текстов, сетевой анализ социальных связей в писательской среде на различных этапах развития литературы, анализ статистических данных для задач социологии и маркетинга литературы;
• в педагогике: создание различных электронных образовательных ресурсов (обучающих программ, интернет-сайтов, приложений, электронных учебников, электронных наглядных пособий и проч. ), автоматизированных систем контроля знаний, разработка компьютерных решений для управления образовательными организациями.

Большинство IT-решений, разрабатываемых в DH, применяется как в академической науке, так и для решения различных аналитических и производственных задач в бизнесе, в сфере маркетинга и управления.

Ресурсы, которые позволят вам больше узнать о сферах применения DH:

Сайт центра цифровых гуманитарных исследований НИУ ВШЭ

Сайт проекта «Изучаем Digital Humanities»

 

Отделение прикладной математики Физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Начиная с XVI века, когда появилась наука в современном понимании, возникло четкое разделение естественных наук (физики, химии, биологии и др.) на теоретические и экспериментальные области. Теоретики создавали модели природных явлений, решали возникающие уравнения и предсказывали, что будет в той или иной ситуации. Кульминацией развития теоретического знания стало открытие планеты Нептун, орбита которой была рассчитана Леверье и Адамсом задолго до ее обнаружения с помощью телескопов, которые в точности подтвердили их результаты.

 

Тем не менее, со временем уравнения становились все более сложными, и их точное аналитическое разрешение стало невозможным даже с применением передовых математических методов. На передний край науки вышли приближенные методы: так, значительная часть классической теории поля основана на использовании дипольных и квадрупольных разложений потенциалов. Однако со временем оказалось, что приближенные методы либо сами приводят к нерешаемым уравнениям, либо дают неточные или откровенно ошибочные результаты.

 

В экспериментальных областях, когда речь шла о простейших явлениях, было возможно их всестороннее экспериментальное изучение. Так, еще Галилей, по легенде, провел опыты с несколькими шарами, бросаемыми с наклонной Пизанской башни. Однако со временем эксперименты становились все сложнее и дороже. Например, Большой Адронный Коллайдер занимает огромную территорию в двух странах, а деньги на его разработку выделяли правительства нескольких стран в разных уголках нашей планеты.

Кроме того, стала неприемлемо высокой цена ошибки: в частности, при проектировании космического аппарата нельзя действовать методом проб и ошибок.

 

Поэтому еще в середине XX века, когда ведущие мировые державы пытались создать новое на тот момент ядерное оружие, возникла идея проводить не реальные, а виртуальные эксперименты. Для этого были созданы первые компьютеры, такие как ЭНИАК в США и БЭСМ в СССР. Впоследствии они стали использоваться задач не только армейского, но и вполне мирного назначения. Конечно, компьютеры тех времен были весьма сложными, и для работы на них требовался ряд специфических навыков. Программы для них составлялись на перфокартах, а их производительность была достаточно низкой. К тому же, даже такие низкопроизводительные машины были очень дороги и занимали целые залы.

 

Ситуация коренным образом стала меняться в 1980-1990-х годах, когда в нашу жизнь начали входить персональные компьютеры. Для работы на персональном компьютере уже не стало требоваться каких-то специфических навыков.

Постепенно «компьютерный эксперимент» вошел в жизнь практически каждого научного работника. Компьютеры решают самый широкий спектр задач: от фундаментальных уравнений физики элементарных частиц до проектирования новых сооружений. Например, на производстве в последнее время даже стали отказываться от части экспериментов при создании новых деталей, заменяя их результатами компьютерного моделирования.

 

Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту, преподавание физике в школе должно формировать у школьника представление о современных методах познания, используемых в естественных науках. Кроме того, в данном документе подчеркивается, что обучающийся должен уметь эффективно использовать информационные технологии при решении задач, возникающих в самых разных областях человеческой деятельностью. Все это с неизбежностью приводит к необходимости изучения компьютерных методов в физике и других естественных науках. Данный курс направлен на развитие у школьников соответствующих знаний и навыков.

Он продолжает традиции чтения курса численных методов в Вечерней физической школе при Физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, развивая предложенные подходы на более широкий класс задач физики, техники и экономики и рассказывая школьникам о ряде новых численных методов.

 

Кроме того, стоит отметить, что при решении физических задач на компьютере школьник получает представления о межпредметных связях: в ходе исследования он применяет знания, полученных в курсах математики, физики и информатики. Это восполняет досадный недостаток школьного образования, связанный с тем, что многими школьниками (и не только) каждый из предметов воспринимаются как «вещь в себе», не связанная с другими.

 

Данный курс может быть полезен для самого широкого спектра школьников, обучающихся как в профильных, так и в обычных классах. От них требуется знание школьной программы по физике в объеме 7–9 классов, умение пользоваться персональным компьютером. Элементарные навыки программирования в системах электронных таблиц (Microsoft Office Excel, LibreOffice Calc и др. ) или в одном из языков программирования (Visual Basic, Visual C++, Delphi и т.п.) приветствуются, но не являются обязательными.

Описание

Образовательная область: математика, физика, информатика.

 

Цели курса:

• обучение школьников созданию программ для решения простейших физических и математических задач в системах электронных таблиц и на языках программирования;
• формирование у учащихся представлений о численных методах решения уравнений, возникающих в разных областях физики, и месте компьютерного эксперимента в современной науке, повышение общей компетентности школьников в таких науках как физика, математика и информатика;
• освоение простейших численных методов;
• формирование представлений о межпредметных связях между такими областями человеческого знания, как физика, математика и информационных технологии, о бурном развитии направлений, возникающих на стыке различных наук;
• развитие навыков самостоятельного исследования.

 

Основными задачами курса являются следующие:

• знакомство с возможностями редакторов электронных таблиц и методами создания простейших программ на их основе;
• изучение основ одного из языков программирования и возможностей его применения для решения физических задач;
• изучение простейших численных схем, используемых при численном решении задач на компьютере, на примере схемы Эйлера, исследовании их достоинств и недостатков;
• знакомство с основами методов оптимизации, изучение метода наименьших квадратов и других методов, применяемых для минимизации (максимизации) различных величин;
• обучение применению методов оптимизации для решения различных задач физики и техники;
• знакомство с примерами «нерешаемых» задач, с которыми можно «справиться», применяя компьютерные методы;
• практическое применение полученных знаний для решения актуальных задач, возникающих в физике и технике;
• получение навыков совместного научного исследования в небольшом коллективе;
• обучение методам анализа полученных результатов и их представления для широкой аудитории;
• изучение разделов физики, не входящих в школьный курс, но которые используются при моделировании различных природных явлений и технических процессов.

 

Ожидается, что после изучения нашего курса школьники будут иметь следующие знания, умения и навыки:

• создание простейших программ на основе систем электронных таблиц, построение графиков, аппроксимация и т.п.;
• создание программ при помощи языка программирования;
• представление о численных методах и их применение с использованием программных средств, описанных выше;
• представление о том, что далеко не все задачи могут быть решены аналитически или с помощью «натурного» эксперимента;
• представление о методах оптимизации и их применение для различных практических задач;
• умение контактировать со своими сверстниками для проведения совместных исследований и представлять полученные результаты.

 

Методы обучения основаны на активном вовлечении школьников в процесс создания компьютерных программ. Занятия будут проводиться в компьютерных классах либо с использованием личных ноутбуков учащихся, что позволит каждому из них самостоятельно проверить работоспособность написанных программ.

 

Кроме того, предполагается упор на формулировку конкретных проблем с последующим освоением соответствующего физического и компьютерного инструментария для их решения. Кроме того, школьникам будет предлагаться не только воспроизведение изученных приемов на похожих задачах, но и самостоятельное решение на компьютере новых для них физических задач с последующей корректировкой их действий со стороны преподавателя. Согласно деятельностной теории обучения (А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин), подобный подход будет обеспечивать получение намного более всесторонних знаний об изучаемом материале.

Контроль

Каждой из подгрупп школьников будет предложена конкретная задача, требующая долгой совместной работы. По результатам данной работы школьники должны будут представить законченное исследование и представить его на одном из последних заданий.

7 класс

Предварительная программа для 7 класса

8-9 классы

Предварительная программа для 8-9 классов

10-11 классы

Предварительная программа для 10-11 классов

Важность компьютеров в научных исследованиях

МЭГГИ АЛЛЕН

КЛАСС

Компьютеры — настолько нормальная часть нашей жизни, что мы часто упускаем из виду трансформационный эффект, который они оказали на общество. В научных и социальных исследованиях компьютеры открыли новые возможности обработки данных для получения ценной информации и знаний.

Изучить эту статью

• Интернет
• Хранение информации
• Вычислительные инструменты
• Коммуникация
• Мобильность

1 Интернет

Прежде чем начать исследование, вы часто хотите быстро узнать о возможных проблемах или темах исследования путем поиска доступных источников информации. Почти все академические журналы доступны в Интернете, и многие из них организованы в онлайновые базы данных. Государственные учреждения часто имеют демографическую или экономическую информацию в Интернете, которую вы можете использовать в своих исследованиях.

2 Хранение информации

Компьютеры хранят огромное количество информации. Вы можете быстро и эффективно упорядочивать и искать информацию, что упрощает поиск по сравнению с хранением на бумаге. Вы можете хранить необработанные данные в нескольких форматах. Некоторые исследователи проводят свои исследования в Интернете, часто с помощью опросов.

3 Вычислительные инструменты

Компьютеры начинались как мощные калькуляторы, и сегодня важно исследовать эту услугу. Независимо от объема данных, которые у вас есть, вы можете сделать с ними больше с помощью компьютера. Статистические программы, программы моделирования и инструменты пространственного картирования стали возможными благодаря компьютерам. Исследователи могут использовать информацию по-новому, например, накладывая разные типы карт друг на друга, чтобы обнаружить новые закономерности в том, как люди используют свою среду.

4 Коммуникация

Получение знаний посредством исследований требует общения между экспертами для выявления новых областей, требующих исследований и обсуждения результатов. До компьютеров это было достигнуто с помощью бумаг и семинаров. Теперь мировые эксперты могут общаться по электронной почте или в веб-чатах. Информация может распространяться посредством виртуальных конференций. Знания маргинализированных групп, таких как африканские ученые, теперь более заметны.

5 Мобильность

Исследователи могут брать компьютеры с собой куда угодно, что упрощает проведение полевых исследований и сбор данных. Мобильность компьютеров открывает новые области исследований в отдаленных районах или на уровне сообщества. Сайты социальных сетей стали новым средством взаимодействия и информации.

Об авторе

Мэгги Аллен — докторант политических наук и квалифицированный координатор экологических конфликтов. Она много путешествовала по работе и начала писать об этом опыте в 2006 году, в том числе программные документы для международных организаций. Она имеет степень магистра гуманитарных наук в области международного развития Университета Гвельфа и степень бакалавра гуманитарных наук в области международных исследований Университета Северной Британской Колумбии.

Статьи по теме

CS 534 Методы исследования в области компьютерных наук

Преамбула Это курс методологии исследования, направленный на развитие навыков исследования и письма в области компьютерных наук и техники. Поскольку разработка программного обеспечения требует междисциплинарного подхода, многие концепции заимствованы из социальных наук, психологии, статистики и других областей. Здесь мы исследуем эмпирические методы исследования на предмет их применимости и пригодности для решения исследовательской задачи. Поскольку у каждого из них есть свои сильные и слабые стороны, возможно, осуществимое судебное сочетание таких методов должно обеспечить более глубокое понимание и понимание, чтобы извлечь полезные результаты. Цели обучения: a. Познакомить студентов с исследованиями и методологиями исследований в области компьютерных наук, которые собираются изучать исследования в области компьютерных наук. б. Понять сильные и слабые стороны каждого из этих методов. с. Как выбрать подходящий метод(ы) для исследований? д. Как проводить исследования с использованием этих методов? эл. Какие угрозы связаны с этими методами и как с этим бороться. ф. Сообщение о результатах этих расследований. Написание технических статей/исследований. г. Понимание ролей авторов, рецензентов. Как рецензировать исследовательские статьи? Course Contents In this course, we cover    Topics   Lecture Slides  Recommended Readings Introduction to Research  Lecture #1 # 2   Методы исследования в компьютерных науках, аналитические и эмпирические методы, опросы, тематические исследования, контролируемые эксперименты, этнография и исследование действий, количественные, качественные и смешанные методы, выбор методов исследования, угрозы достоверности Лекция № 3, 4, 5, 6 Истербрук и др. : Выбор эмпирических методов для исследований в области программной инженерии Кресуэлл: Дизайн исследования: качественные, количественные и смешанные методы (глава 1) 6 Расследовательская структура Лекция № 7 Проблемы исследований, обзоры литературы, примеры Лекция № Внедрение к квантовым исследованиям.0006 Примеры экспериментов Лекция № 9, № 10 Лекция № 11, № 12  Пфлигер: Планирование экспериментов и анализ в разработке программного обеспечения. Примеры экспериментов: (i) оценка трех методов тестирования (ii) TDD и CDD (iii) другое сравнение методов тестирования методы сбора данных, анализ и интерпретация количественных данных, описательная статистика, лекция № 13 , #14   Выборка, распределение выборки, оценка параметров, статистический вывод, доверительный интервал и проверка гипотез Критерии значимости, критерий разности средних и долей, t-тесты, ANOVA, критерий хи-квадрат, корреляция и регрессия, Лекции №17, №18, №19, №20 вводные разделы электронного учебника Statsoft; Процесс проверки, Руководящие принципы проверки, Угрозы валидности, Решения проверки Лекция № 21, № 22  Лекция № 23, № 24    Методы сбора данных — первичные и вторичные источники, Виды методов анализа данных     Опросное исследование, Методы формирования выборки, Планы обследования, Тематические исследования, Лекция № 31, 32 Лекция № 33, № 34 Написание исследовательских работ, цель, характер и оценка, содержание и формат, исследовательские презентации     Справочники: 1. Исследовательский дизайн . Качественный , Количественный и смешанный методы . Джон В. Кресуэлл, четвертое издание. Публикация SAGE, 2014 г. 2. Искусство исследования, Уэйн С. Бут, Грегори Г. Коломб, Джозеф М. Уильямс, Джозеф Бизап, Уильям Т. Фитцджеральд, третье издание, The University of Chicago Press, 2008 г. 3. Элементы стиля. Уильям Странк-младший и Э. Б. Уайт, Forth Edition, Pearson, 1999 4. Методология исследования. Автор Panneerselvam R, 2-е издание, PHI, 2014   Другие ссылки 1. Статистический план и анализ экспериментов с приложениями к технике и науке, Роберт Л. Мейсон, второе издание, Wiley InterScience. [Подходит для анализа данных и проверки гипотез] 2. Дизайн дизайна: эссе от компьютерного ученых, Фредерик П. Брукс-младший, Addison-Wesley Professional, 2010. Дополнительные чтения 9007 . , М. В. и Уоллес, Д. Р. 1998. Экспериментальные модели для проверки технологии. Компьютер 31, 5 (май 1998 г.), стр. 23-31. Одно обновление здесь.     2. Бём, Б.В., Браун, Дж.Р., и Липоу, М. 1976. Количественная оценка качества программного обеспечения. В материалах 2-го ICSE, IEEE Computer Society Press, стр. 59.2-605.     3. Серж Демейер. Research Methods in Computer Science     4. Аарон Сломан. Типы исследований в области компьютерной науки, разработки программного обеспечения и искусственного интеллекта Веб-ресурсы на Видеоролика по тестированию гипотез видео-1 Другие сайты курсов на эмпирических исследованиях/документировании в CS или аналогичных курсах. Курс Дьюэйна Перри EE382C «Эмпирические исследования в области разработки программного обеспечения» в Техасском университете; Курс Мэри Шоу 17-939A What Makes Good Research in Software Engineering в CMU; Курс Мэри Шоу «Как написать хорошую исследовательскую работу» в CMU Курс Андреаса Зеллера «Эмпирическая разработка программного обеспечения» в Саарском университете. 25.04.2023Leave a Comment on Почему использование компьютерных методов исследования: Почему использование компьютерных методов исследования и обработки информации создаёт условия для более детального изучения территории планеты?Разное About the Author admin Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Возраст Воспитать Детей Отношения Психология Разное Семья Советы Related Posts Прорезывание зубов у детей: симптомы, порядок и как помочь малышу Сколько и как часто прибавляет в весе новорожденный ребенок: нормы по месяцам Пуповина новорожденного: что происходит после рождения и почему это важно Польза и вред козьего молока: что нужно знать о сыром и пастеризованном продукте