Algoritmitekniikka, kevät 2000

Muuttujat

Kokeellisessa tutkimuksessa keskeisessä asemassa ovat muuttujat. Muuttujilla tarkoitetaan tässä yhtä koetta kuvaavia muuttujia, ei esimerkiksi useammasta kokeesta laskettuja keskilukuja. Tässä on esitetty neljä erilaista luokittelua muuttujille.

Kontrolli
Muuttujat voidaan luokitella niiden kontrolloitavuuden perusteella.
kontrolloidut muuttujat
  • muuttujan arvo kokeessa valitaan etukäteen suunnitteluvaiheessa
  • kontrolloidun muuttujan koesarjassa saamia arvoja kutsutaan muuttujan tasoiksi
  • muuttuja ei ole kontrolloitu muuttuja, jos sitä ei kontrolloida vaikka voitaisiin
havaintomuuttujat
  • muuttujan arvo kokeessa mitataan kokeen aikana tai kokeen jälkeen
  • mittaustapa määriteltävä
  • muuttuja ei ole havaintomuuttuja, jos sitä ei havainnoida vaikka voitaisiin, tai jos sitä havainnoidaan mutta havaintoja ei käytetä mitenkään
tuntemattomat muuttujat
  • muuttujan vaikutus kokeessa on tuntematon
  • muuttuja ei ole tuntematon, vaikka sen arvo olisi tuntematon, jos arvo on sama kaikissa kokeissa, tai jos arvolla ei ole vaikutusta vasteeseen
  • muuttuja on tuntematon, vaikka sen arvo tunnetaan, jos vaikutusta vasteeseen ei tunneta eikä edes yritetä selvittää


Asema kokeessa
Muuttujan asema suhteessa kokeen päärääriin on tärkein luokitus.
selitettävät muuttujat, vastemuuttujat, vaste
  • muuttujat, joiden arvoon halutaan vaikuttaa
  • suorituskykymitat
  • aina havaintomuuttujia
selittävät muuttujat, tekijät
  • muuttujat, joiden vaikutusta vastemuuttujiin halutaan tutkia
  • havainto- tai kontrolloituja muuttujia
ulkopuoliset muuttujat, taustatekijät
  • muuttujat, jotka saattavat vaikuttaa vasteeseen, mutta joiden vaikutuksesta ei olla kiinnostuneita
  • vaikutus vasteeseen pyritään minimoidaan
kohinamuuttujat
  • Vaikutus vasteeseen pyritään poistamaan satunnaistamalla: kokeet suoritetaan siten, että kohinamuuttujien arvo on kaikissa koepisteissä satunnainen ja samalla tavalla jakautunut. Tällöin vaikutus pienenee kohti nollaa, kun toistoja lisätään.
  • tuntemattomia muuttujia
  • muuttujat, joita ei tunneta, joita ei pystytä kontrolloimaan, tai joiden vaikutus on vähäinen
lohkomuuttujat
  • Vaikutus vasteeseen pyritään poistamaan kiinnittämällä tai lohkoistamalla (blocking). Lohkoistamisessa kokeet jaetaan lohkoihin muuttujan arvon perusteella ja kullekin lohkolle suoritetaan erillinen koesarja. Idea on sama kuin satunnaistamisessa, mutta lohkoistamisessa varmistetaan tasainen jakauma eikä jätetä sitä sattuman varaan.
  • yleensä kontrolloituja muuttujia
  • havaintomuuttujien tapauksessa lohkoistaminen voidaan tehdä jälkikäteen ja tasainen jakauma taata kokeiden painotusta muuttamalla


Komponentti
Kokeeseen vaikuttaa kolme komponenttia: algoritmi, syöte ja ympäristö. Muuttujat voidaan luokitella sen perusteella, mitä komponenttia ne kuvaavat.
algoritmimuuttujat
  • algoritmia kuvaavat muuttujat
  • esim. algoritmi, variaatio, parametri
  • lähes aina kontrolloituja muuttujia
syötemuuttujat
  • syötettä kuvaavat muuttujat
  • esim. syötteen koko, syötteen luokka, jakaumaparametrit, optimaalinen ratkaisu
ympäristömuuttujat
  • toteutus- ja ajoympäristöä kuvaavat muuttujat
  • esim. kääntäjä, kääntäjän asetukset, käyttöjärjestelmä, kone, prosessorin nopeus, muistin määrä, ulkopuolinen kuormitus ajon aikana
  • puuttuvat simulaatioista
yhteismuuttujat
  • havaintomuuttujat, joihin vaikuttaa useampi komponentti
  • pääasiassa vastemuuttujat
  • muita esim. mittakaava-algoritmin suoritusaika (vaikuttavina komponentteina syöte ja ympäristö)


Mitta-asteikko
Muuttujan mitta-asteikko kertoo muuttujan sisältämän informaation määrästä.
laadulliset eli kvalitatiiviset muuttujat luokittelu- eli nominaaliasteikko
järjestys- eli ordinaaliasteikko
määrälliset eli kvantitatiiviset muuttujat väli- eli intervalliasteikko
suhdeasteikko

Kvantitatiiviset muuttujat voidaan lisäksi luokitella diskreeteiksi tai jatkuviksi.


juha.karkkainen@cs.Helsinki.FI
Viimeksi päivitetty 03.04.2000