ОБС 1 ОСНОВЫ БИОСТАТИСТИКИ Стогов Игорь Арсениевич доцент кафедры ихтиологии и гидробиологии 321 - 32 - 79 http: //www. bio. pu. ru/faculty/departments/ichtyo/ http: //www. hydrobiology. spb. ru Фото: Risto Vainola
1 ПРЕДМЕТ, ОБЪЕКТЫ, ЗАДАЧИ И ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ БИОСТАТИСТИКИ. . . В первоначальном смысле этого слова статистика - это наука об управлении государством. В политической арифметике восемнадцатого века ей была отведена роль глаз и ушей центрального правительства. . . Sir Ronald A. Fisher
БИОСТАТИСТИКА КАК ОБЛАСТЬ ЗНАНИЯ ОПИРАЕТСЯ НА ТАКИЕ НАУКИ КАК: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА – наука, изучающая методы сбора и обработки числовых данных для повышения эффективности их интерпретации. 1 - Разработка выборочного метода. 2 - Вероятностная оценка состоятельности статистических гипотез ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ – наука, изучающая поведение случайных величин и свойства массовых событий.
Становление теории вероятностей Л. Пачоли. Сумма знаний по арифметике, геометрии, отношениям и пропорциональности" (1487 г. ) Fra Luca Bartolomeo de Pacioli (1445 – 1517) G. Cardano. Liber de ludo aleae (посмертно, теория вероятностей в приложении к азартным играм). Girolamo Cardano (1501 – 1576) Пытаясь разработать теорию игр ученые решали такие задачи как: 1. Подсчет числа различных возможных исходов при бросании нескольких костей; 2. Раздел ставки между игроками, когда игра прекращена где-то посередине; 3. Определение числа бросаний двух или Niccolò Fontana нескольких костей с достижением Tartaglia желаемого исхода. (1499 -1557) Christiaan Huygens (1629 – 1695)
Становление теории вероятностей Pierre de Fermat 1601 -1665 Французский математик, один из создателей аналитической геометрии и теории чисел, автор работ в области теории вероятностей, оптики, исчисления бесконечно малых величин. Blaise Pascal 1623 - 1662 Французский математик, физик, литератор и философ. С его именем связано создание проективной геометрии и теории вероятностей. Паскаль подтвердил предположение Торичелли о существовании атмосферного давления. Jakob Bernoulli 1654 -1705 Профессор математики Базельского университета. Достижения в теории рядов, дифференци-альном исчислении и теории чисел. Доказал теорему БЕРНУЛЛИ – частный случай «Закона больших чисел» . Обосновал роль теории вероятностей в практической деятельности
ПАСКАЛИНА
Табуляционная машина Холлериха, 1889 г. Аппарат для переписи населения. Машина использовала перфокарты. Herman Hollerith 1860 - 1929 Арифмометр П. Л. Чебышева (1878) Музей искусств и ремесел во Франции Арифмометр "Феликс"
Становление теории вероятностей Pierre-Simon Laplace 1749 - 1827 Siméon-Denis Poisson 1781 - 1840 французский математик и астроном. Развил математический фундамент теории вероятностей. В книге «Аналитическая теория вероятностей» рассматривает дискретные случайные величины, приводит доказательство предельных теорем Муавра – Лапласа и Бернули, развивает теорию ошибок. Почетный член Петербургской АН. Математик, физик, механик. В теории вероятностей известен работами по распределению редких событий.
Johann Carl Friedrich Gauß 1777 - 1855 Чебышёв Пафнутий Львович 1821 - 1894 профессор Гёттингенского университета - построил неевклидову геометрию, -разработал метод наименьших квадратов - открыл нормальный закон распределения Профессор Петербургского университета, основатель петербургской математической школы. В теории вероятностей: - создание метода моментов; - доказательство закона больших чисел; - широкое обобщение теоремы Бернулли
«. . . Теория вероятностей есть в сущности не что иное, как здравый смысл, сведенный к исчислению: она заставляет оценивать с точностью то, что справедливые умы чувствуют как бы инстинктом, часто не умея отдавать себе в этом отчета. . . . даже в областях, которые не могут быть подчинены исчислению, она дает самые верные взгляды, которые могут нами руководить в наших суждениях. . . . она нас учит предохранять себя от иллюзий. . . . нет науки, более достойной наших размышлений, и было бы очень полезно ввести ее в систему народного просвещения. . . » . П. Лаплас
Становление математической статистики СТАТИСТИКА вид общественной деятельности, направленной на получение, обработку и анализ информации, характеризующей количественные закономерности жизни общества во всём ее многообразии (нем. Statistik, от итал. stato, позднелат. status — государство) Немецкий философ, историк, экономист, юрист, педагог и один из основоположников статистики. В 1746 году, предложил заменить название курса «ГОСУДАРСТВОВЕДЕНИЕ» , в университетах Германии, на «СТАТИСТИКУ» 1752 г. "Staats Verfassungen der europ. Reiche"). Gottfried Achenwall (1719 -1772)
ПЕРВЫЕ "ПОЛИТИЧЕСКИЕ АРИФМЕТИКИ" Известен работами по социальной статистике и демографии. Был первым экспертом по эпидемиологии, составил таблицу смертности John Graunt 1620 -1674 William Petty 1623 - 1687 Основал школу политических арифметиков. Создал основы экономической статистики, и демографической статистики «ПОЛИТИЧЕСКАЯ АРИФМЕТИКА, рассуждение о величине и ценности земель, населения, строений, земледелия, мануфактур, торговли, рыболовства, ремесленников, матросов, солдат, государственных доходов, процентов, налогов, ростовщичества, кораблей, банков, об оценке людей, увеличении числа матросов, о милиции, гаванях, позициях, мореплавании, морском могуществе и т. д. , насколько все это относится ко всем странам вообще и в особенности к территориям его величества короля Великобритании и его соседей – Голландии, Зеландии и Франции» W. Petty (1691)
Становление математической статистики Moivre Abraham 1667 - 1754 Один из столпов теории вероятностей в 18 -м веке. Известен работами по теории случайностей. Первым вывел функцию нормального распределения как аппроксимацию биномиального закона. В теории вероятностей доказал простейший случай так называемой предельной теоремы. Первым связал достижения теории вероятностей и математической статистики.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ БИОМЕТРИИ 1. Ограничение круга объектов собственно по биологической принадлежности 2. Заметная пластичность морфофункциональных показателей биосистем разного уровня.
Создание методологии биологической статистики БИОМЕТРИЯ - ИЗМЕРЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ. ВАРИАЦИОННАЯ СТАТИСТИКА Von Georg Duncker. Die Methoden Der Variationsstatistik. 1899 Francis Galton 1822 -1911 Психолог и антрополог. Один из создателей биометрии, дифференциальной психологии, евгеники. Заложил основы регрессионного анализа. БИОСТАТИСТИКА методология анализа количественных материалов в биологии система знаний о правилах планирования и анализа результатов натурных и экспериментальных исследований биологических объектов.
Создание методологии биологической статистики Thomas Henry HUXLEY (1825 – 1895) Английский зоолог, популяризатор науки и защитник эволюционной теории Чарлза Дарвина (за свои яркие полемические выступления он получил прозвище «Бульдог Дарвина» ). Член (в 1883— 1885 годы — президент) Лондонского королевского общества. В 1890 году награждён почётной Медалью Карла Линнея за продолжение линнеевских традиций в современной биологии. биометрия - жернов, «. . . который всякую засыпку смелет, но ценность помола определяется исключительно ценностью засыпанного. . . » .
Создание методологии биологической статистики . . . Математику можно сравнить с мельницей превосходного устройства, которая перемалывает что угодно до любой тонкости, тем не менее то, что вы получаете, зависит от того, что вы засыплете, и как великолепнейшая в мире мельница не доставит нам пшеничной крупчатки из лебеды, так и страницы формул не доставят вам определенного результата по сомнительным данным. . . Т. Гексли
Создание методологии биологической статистики итальянский физик, механик, астроном, философ и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. Ему принадлежат первые работы по теории ошибок. Galileo Galilei (1564 -1642) “скелет животного возрастает как третья степень увеличивающихся линейных размеров”
Создание методологии биологической статистики «Medicina Statica» (Sanctorius, 1868) Итальянский врач, физиолог и анатом, представитель ятрофизики (явления жизни здорового и больного организма сводятся к законам физики (механики). Одним из первых применил экспериментальный метод исследования и математическую обработку данных. Santorio (1561 -1636) “De motu animalium” (Borelli, 1685) Итальянский физиолог и математик, профессор университетов в городах Мессина (1649) и Пиза (1656). Работы в области физики, астрономии и физиологии. Разрабатывал вопросы анатомии и физиологии с позиций математики и механики. Впервые истолковал движение сердца как мышечное сокращение. Borelli Giovanni Alfonso (1608 – 1679)
Abraham de Moivre, 1718
Создание методологии биологической статистики Бельгийский математик и статистик. Основоположник учения о средних величинах. Кетле объединил теорию и практические методы статистики и применил ее для решения проблем биологии, медицины и социологии. Lambert Adolphe Jacques QUÉTELET 1796 - 1874 «Все элементы организмов колеблются около среднего состояния, и …. . . изменения, происходящие под влиянием случайных причин, подчинены такой точности и гармонии, что их все можно перечислить наперед» А. Кетле
Создание общей теории проверки статистических гипотез АНГЛИЙСКАЯ ШКОЛА БИОМЕТРИКОВ Развил учение о Опубликовал ряд оригинальных работ разных типах кривых распределения, по генетике и разработал критерий 2, антропологии, разработал методы ввёл в биометрию такие показатели, как корреляции и регрессии. Первым применил стандартное отклонение, статистические методы коэффициент вариации, усовершенствовал к решению проблемы методы изучения наследственности и корреляции и регрессии, изменчивости Один из организаторов организмов. журнала "Биометрика" GALTON, FRANCIS 1822 -1911 PEARSON, KARL 1857 -1936 Английский эволюционист, зоолог, биометрик. Много сделал для внедрения статистических методов в зоологические исследования. Организовал журнал "Биометрика". WELDON, WALTER FRANK RAPHAEL 1860 - 1906
Создание общей теории проверки статистических гипотез Jerzy Neyman (1894 -1981) Ежи Нейман Юрий Чесла вович Не йман Американский математик и статистик. В 1927 г. организовал в Варшаве лабораторию биометрики. С 1938 г. — профессор Калифорнийского университета. Основные работы посвящены статистике и теории вероятностей. Развивал методологию принятия решений в условиях неопределенности, которая нашла применение в астрономии, физике, биологии, медицине, т. е. - везде, где необходимо снижать частоту ошибок. Наряду с К. Пирсорном почитается современниками за вклад в разработку теории статистического оценивания
Создание общей теории проверки статистических гипотез Английский математик и статистик. Один из основоположников теории статистических оценок к проверки гипотез. Нашел распределение отношения двух независимых случайных величин (распределение Стьюдента). Теоретически обосновал возможность использования малых выборок. William Sealy Gosset 1876 - 1937
Создание общей теории проверки статистических гипотез профессор кафедры прикладной математики Лондонского университета Заложил основы многомерной статистики: ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ ДИСКРИМИНАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ МЕТОД ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ Ronald Aylmer Fisher 1890 - 1962
Развитие общей теории проверки статистических гипотез Австрийский математик. Уточнил формулировки проблем математической статистики и доказательства ее теорем. Доказал теоремы существования единственности решений систем уравнений для различных типов экономических систем. Развил теорию выборочного контроля. Известен тем, что в сороковые годы ХХ в. построил теорию последовательного статистического анализа Abraham Wald (1902 -1950)
Развитие общей теории проверки статистических гипотез Математик, БЕРНШТÉЙН академик АН СССР, СЕРГЕЙ профессор и ЛГУ. Основные труды по НАТАНОВИЧ 1880 - 1968 теории функций и теории вероятностей, теории слабозависимых СЛУЦКИЙ величин, применение ЕВГЕНИЙ вероятностных ЕВГЕНЬЕВИЧ методов в статистике. 1880 -1948 Создатель теории случайных функций, родоначальник праксеологии Известны работы по эконометрики: в теории поведения потребителей и в анализе временных рядов Профессор МГУ. Автор научных Основные достижения работ ЯСТРЕМСКИЙ по теории функций теоретического и БОРИС действительного прикладного СЕРГЕЕВИЧ переменного, 1877 -1962 характера в области теории чисел, математической теории вероятностей, статистики, теории ХИНЧИН статистической статистики, АЛЕКСАНДР физике сельскохозяйствен. ЯКОВЛЕВИЧ ной статистики и 1894 - 1959 демографии
Развитие общей теории проверки статистических гипотез Создание непарметрической статистики Великий русский советский математик, основоположник современной теории вероятностей, также работал в области топологии, логики, теории турбулентности, теории сложности алгоритмов. Организатор учебных программ и популятизатор биологической статистики Андрей Николаевич Колмогоров (1903 – 1987) Известен трудами по теории вероятностей и математической статистики и как популяризатор методов математической статистики. Новатор в разработке теоретических основ и методов непараметрической статистики. Работал в области популяционной генетики: доклад «Эволюция конечной популяции при случайном скрещивании» . Николай Васильевич Смирнов (1900 – 1966) Советский, узбекский математик, основатель ташкентской математической школы, академик АН Узбекистана. Известен работами по кривым распределения, теории корреляции, теории выборок, временным рядам, теории ассоциации, теории ошибок, закону больших чисел, общей теории статистических оценок, общим вопросам математической статистики. Всеволод Иванович Романовский (1879 – 1954)
Российский и советский эволюционист и генетик. Его основной труд «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926 ), лёг в основу cинтетической теории эволюции ЧЕТВЕРИКОВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ 1880 - 1959 Профессор Петроградского университета, основатель Ленинградской школы биометров один из основоположников генетики в России. Первый в России курс генетики и создание в 1919 г. кафедры генетики ФИЛИПЧЕНКО ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ 1882– 1930
ПРЕДМЕТ, ОБЪЕКТЫ И ЗАДАЧИ СОВРЕМЕННОЙ БИОСТАТИСТИКИ Предмет - вариация биологических признаков Задачи биостатистики 1. Количественное описание биологических явлений с помощью описательных статистик. 2. Доказательство различий аналогичных описаний, спомощью статистических критериев. 3. Сжатие информации
22 ‰ 18 ‰ 12 ‰ 7‰ 4‰ 3‰ Опыт, демонстрирующий эффект факторов среды: изменения задней части брюшка Artemia salina в зависимости от солености (из Филипченко, 1927)
Межиндивидуальная изменчивость жилкования у Halophila ovalis
Межиндивидуальная изменчивость формы и внутренней скульптуры раковины у мидии
1909: А. В. Леонтович - первая в России сводка по методам биометрии. 1912: А. А. Кауфман – руководство по статистическим методам 1918: А. И. Чупрунов. «Очерки по теории статистики» А. С. Серебровский 1892 - 1948 П. Ф. Рокицкий. 1961. Основы вариационной статистики для биологов. 1882 -1977 Н. А. Плохинский. 1962. Биометрия. 1899 - 1987
Глотов Н. В. , Животовский Л. А. , Хованов Н. В. , Хромов-Борисов Н. Н. Биометрия. Л. , 1982. Бейли Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М. , 1973. Терентьев П. В. , Ростова Н. С. Практикум по биометрии, Л. , 1977. Урбах В. Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. М. , 1975.
П. Ф. Рокицкий. 1973. Биологическая статистика. Лакин Г. Ф. Биометрия. М. , 1990.
Ивантер Э. В. , Коросов А. В. Основы биометрии. Введение в количественную Петрозаводск, 1992. биологию. Петрозаводск, 1992.
Зайцев Г. Н. Математика в экспериментальной ботанике. М. , 1990. Norman Draper Н. Дрейпер, Г. Смит. ПРИКЛАДНОЙ РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ. 1 и 2 том. М. , 1986.
Лев Анатольевич Животовский
http: //teorver-online. narod. ru/teorver 65. html http: //www. ievbran. ru/kiril/Library/B 1_menu 12. htm http: //www. statplus. net. ua/ru/help/source/a_ttest. htm http: //www. statsoft. ru/home/portal/ http: //alglib. sources. ru/sitemap. php http: //my. execpc. com/~helberg/statistics. html http: //davidmlane. com/hyperstat/contents. html http: //www. biometrics. ru/ http: //www. stats. gla. ac. uk/steps/glossary/ http: //www. stat. ufl. edu/vlib/statistics. html http: //www. biometrica. tomsk. ru/index. htm http: //freenet-homepage. de/nzarchiv/index. html
http: //spartan. ac. brocku. ca/~jvrbik/ http: //www. nsu. ru/mmf/tvims/chernova/ms/lec/ms. html http: //www. exponenta. ru/ http: //teorver-online. narod. ru/teorver 65. html http: //www. statplus. net. ua/ru/help/source/a_ttest. htm http: //www. statsoft. ru/home/portal/ http: //www. biometrics. ru/ http: //www. biometrica. tomsk. ru/index. htm http: //davidmlane. com/hyperstat/contents. html
Скачать презентацию ОБС 1 ОСНОВЫ БИОСТАТИСТИКИ Стогов Игорь Арсениевич доцент
ОБС_01_2013 правка Стогов.ppt