Wykład 1

13 października 2014

10:08

 

 

Sprawy organizacyjne

• O czym będzie mowa

  • To, czego powienienm się był dowiedzieć rozpoczynając pracę naukową, a nie miał mi kto powiedzieć

• Sprawy organizacyjne

  • Wykład 15h

  • Pytania (krótkie - w trakcie, dłuższe - po)

  • Egzamin pisemny (sesja?)

  • Kontakty

    • Pokój 322, Sienkiewicza 21, w godzinach dyżurów

    • 71 375 40 37, [e-mail]

    • Portiernia, Sienkiewicza 21 - wiadomosc

    • www.las.biol.uni.wroc.pl

 

 

Studia uniwersyteckie

• Przygotowują do pracy naukowej, mimo że tylko niewielu absolwentów zostaje naukowcami

• Czy to sensowne?

  • Tak - uczy myślenia

  • Znajomośc metodologii naukowej , umiejętnośc stawiania pytań, rozwązywania problemów, racjonalnego działania, użyteczna w wielu dziedzinach

  • Dodatkowo, zrozumienie zasad nauki przez absolwentów umożliwi porozumienie z resztą społeczeństwa

 

 

Nauka

• Termin wieloznaczny

  • Sposób działania poznawczego - dowiadywania się, rozumienia

  • To, czym zajmują się naukowcy

  • Wiedza (naukowa) - zbiór wiedzy

  • Nauczanie (edukacja)

  • Społecznośc naukowa

  • Instytucje naukowe

  • Siła wytwórcza ("gospodarka oparta na wiedzy")

• Podział nauk

  • Formalne

    • Matematyka, logika

    • Zajmują się problemami abstrakcyjnymi

  • Empiryczne

    • Zajmują się tym, co znajduje się w otoczeniu

    • Pomagają zrozumieć świat

    • Wyróżnia się

      • Nauki przyrodnicze

        • Fizyczne, chemiczne, biologiczne = science, Wissenschaft

      • Nauki humanistyczne

        • Filozofia, literturoznastwo

  • Podstawowe

    • W sensie, zajmują się, problemami, które nie mają żadnego aspektu praktycznego

    • Nie prowadzą do zastosowań, ale ich idkrycia są przyczyną postępu tehnologii

  • Stosowane

    • Rolnictwo, leśnictwo, medycyna

• Po co nauka?

  • Zaspokojenie ciekawości

  • Zrozumienie otaczającego świata

  • Kontrola (panowanie) nad otoczeniem np..

    • Wojna

    • Reklama

    • Opanowanie epidemii itp..

  • Zarabianie pieniędzy

• Epistemologia (teoria poznania)

  • Dział filozofii nauki, badający filozoficznych podstaw i metod nauki

  • Jakie poglądy uznać za naukowe, a jakie nie i dlaczego?

  • Okreśają sposób w jaki naukowiec odpowiada na pytania

    • Co?

    • Jak?

    • Dlaczego?

  • Zasady rządzące tworzeniem teorii i idei

  • Zajmują się głównie testowaniem "logoki dowodzenia"i metodologią wyjaśniania

    • Niechętnie zajmują sępytaniami - np. skąd biorą się pytania

  • Znaczenie takich pojęć jak

    • Prawda

    • Przekonanie

    • Sąd

    • Wiedza

    • Uzasadnienie

• Czym wyróżnia się nauka?

  • Objasnienie (zrozumienie) świata, odkrywanie prawdy domeną nie tylko naukowców

  • Filozofowie, duchowni, ideaolodzy, asrtyści

  • Jak oddzielić "prawdy naukowe" od innych rodzajów "prawd"?

• Nauka odpowiada nie na wszystkie pytania (samoograniczenie)

  • Dotyczące zjawisk nadnaturalnych (metafizycznych)

  • Na które, używając metod naukowych (obserwacja, eksperyment), nie można udzielić odpowiedzi

  • Pytania które dotyczą warttości]q

    • Czy coś jest dobre a co złe

    • Czy coś jest właściwie nie niewłaściwe

    • Czy coś jest słuszne czy niesłuszne

  • Jeden typ pytań:

    • Tylko na tej, na któe można odpowiedzieć randa-fałsz

• Prawda i fałsz - trzy rodzaje

  • Trzy rodzaje prawdy

    • Święta prawda, tyz prawda i gówno prawda

  • Trzy rodzaje kłamstwa

    • Kłamstwo, bezczelne łgarstwo i statystyka

  • Co jest prawdą?

    • Prawda objawiona

      • Święta księga + jej oficjalna wykładnia

      • Wykładnia - religia, ideologia

      • Do przyjęcia, nie do zakwestionowania

      • Jak się odstępuje to herezja

    • Subiektywna - sztuka

      • Wszystkie poglądy równoprawne, równocenne

    • Logicznie wydedukowana z przesłanek

      • Logika, matematyka

      • Prawda w matematyce ma zupełnie inne znaczenie niż w przyrodniczych

      • Prawdziwe to co wydedukowane logicznie

    • Prawda naukowa

      • Intersubiektywnie weryfikowalne (między rozmaitymi osobami)

      • Możliwa do dokładnego przekazania pomiędzy różnymi osobami

      • Zgodna z obserwacjami, eksperymentami

  • Prawda absolutna?

    • Szczególnie odnosnie prawdy objawionej

    • W nauce raczej nieosiągalna!

    • Prawdziwe w nauce

      • Zgodne z wynikami obserwacji/eksperymentów

      • Tymczasowo akceptowane - aż się nie znajdą inne obserwacji

    • Nowe fakty/wyjaśnienia mogą je obalić

      • Jest to normalny stan rzeczy w nauce

      • Nasza wiedza jest niepełna

    • Prawie wszystkie ustalenia mogą (powinny) być podważane

  • Twierdzenia przyjmowane na wiare

    • Dogmat

      • Twierdzenie w religii lub szkole filozoficznej przyjęte bezwarunkowo i niepodlegające dyskusji

      • Dogmaty trzeba przyjąć

    • Aksjomat (postulat, pewnik)

      • Jedno z podstawowych pojęć logiki matematycznej

      • Zdania przyjmowane za prawdziwe, nie dowodzi się ich w obrębie danej teorii matematycznej

  • W naukach przyrodniczych też są dwa pewniki (aksjomaty)

    • Świat istnieje realnie

      • Realizm zdroworozsądkowy - niezależnie od percepcji badacza

      • Solipsyzm - istnieje tylko jednostowy podmiot poznający, cała rzeczywistośc jest jedynie zbiorem jego subiektywnych wrażeń

    • Świat jest w jakimś stopniu uporządkowany

      • Istnieją pewne regularnosci, które jestesmy w stanie zbadać, odkryć

    • Wszystko pozostałe do podważenia, akceptowane po weryfikacji (udowodnieniu)

• Kryteria demarkacji nauki od nienauki

  • Nauka

    • Jeśli wynikiem obsewacji

    • Stoją za nią świadectwa empiryczne

    • Sprawdzalna

    • Falsyfikowalna (wywrotna, możliwa do obalenia)

      • Tautologie - prawdziwe zawsze (będzie padać, albo nie będzie padać)

  • Nienauka

    • Zjawiska nadnaturalne lub subiektywne

    • Nie można sprawnie odtworzyć, przekazać

    • Uzasadnienie:

      • Autorytet

      • Tradycja

      • Zwyczaje

      • Spekulacje

      • Przesądy

• Pseudonauka

  • Udaje nauke, ale nie jest nauka

  • Pasożytuje na wysokiej wiarygodności (reputacji) nauki

  • Posługuje się językiem naukowym, jednak tezy nie znajdują potwierdzenia w badaniach lub stoją w sprzeczności z wiedzą naukową

  • Twierdzenia aspirujące do miana nauki, nie spełniające jej podstawowych reguł (nie są intersubiektywnie weryfikowalne)

  • Dziedziny

    • Astrologia

    • Psychotronika

    • Bioenergoterapia

    • Ufologia

    • Kreacjonizm

    • Scjentologia

• Antynauka: ponowoczeność (postmodernizm)

  • Nauka nie musi być odbiciem rzeczywistości

  • Nie ma twierdzeń (zdań) obiektywnych

  • Wszystko, to tylko "narracje", "konstrukty społeczne" (takie sobie historyjki)

  • Odrzucanie wiedzy naukowe jest samowykluczeniem postmodernizmu poza ramy nauki i uniemozliwiają jej ocenę

  • Nie wywarł żadnego wpływu na biologię

• Hipotezy i teorie (często jako synonimy :/ )

  • Fundamentalne elementy procesu tworzenia nauki

  • Hipoteza badawcza

    • Propozycja rozwiązania problemu naukowego

    • Domysł, przypuszzenie które podlega testowaniu

      • Np. spodziewaną relacją między jakimś zjawiskami

    • Hipotezy stawiamy cały czas

  • Teoria naukowa

    • Zbiór logicznie powiązanych pojęć i uogólnień obserowawanych faktów, wyrażający zależności między nimi

    • Były wielokrotnie weryfikowaną

    • Każda ma swoje maginesy, gdzie nie wszystko wyjaśnione

• Weryfikacja a falsyfikacja

  • Sposoby wykazywania, że coś jest prawdziwe

  • Weryfikacja

    • Sprawdzenie, potwierdzenie

    • Procedura metodologiczna mająca na celu roztrzygnięcie, czy dane stwierdzenie jest prawdziwe czy fałszywe

    • Weryfikacja hipotezy => wyprowadzanie zeń logicznych następstwa (przywidywań, oczekiwań) => badanie ich prawdziwości

  • Falsyfikacja

    • Obalenie

    • Przewidywania, które umożliwia stwierdzenie, że hipoteza jest błędna (K. Popper)

• Indukcja a dedukcja

  • Indukcja

    • Wnioskowanie "od szczegółu do ogółu"

    • Wyprowadzeniu uogólnień na podstawie obserwacji faktów i eksperymentów (F.Bacon)

  • Dedukcja

    • Wnioskowanie"od ogółu do szczegółu"

    • Metoda hipotetyczno-dedukcyjna

Może dostarczać wniosków konkluzywnych (gdy przesłanki prawdziwe, niemożlwe aby oparty na nich wniosek był fałszywy)

Wykład 2

13 października 2014

11:25

 

 

 

 Filozofia nauki

• Opinie naukowców

  • Filozofia nauki jest równie potrzebna naukowców, jak ornitologia ptakom - Richard Feynman (fizyk)

  • (…) wielu z nich [filozofów] wydaje isę uważac, że ich zadaniem jest okreslenie tego, jak naukowcy powinni postpować. Naukowcy zwykle nie zwacają żadnej uwagi na te nakazy. " E Mayr

  • "Lepiej uzyskać przybliżoną odpowiedź na właściwe pytanie niż perfekcyjną na źle zadane pytanie. Hohn Lawton (ekolog)"

  • W najgorszej swej postaci podejście do degeneruje się międlenia słów i sementecznego bełkotu

    • w najlepszym razie zmusiłu naukowców do odpowiedzialności i precyzji Mayr 1997

• Styk nauki ze społeczeństwem i relacje

  • Naukowiec w filmach

    • Próbuje unicestwić świat itp..

    • Może być bardzo dobry

    • Nie istnieją naukowcy neutralni

• Czy nauka jest dobra?

  • "Rezultaty badań podstawowych nie są dobre ani złe. Mogą być użyte dla dobra lub zła, zależnie od tego co zrobią z nim użytkownicy". Selye 1967

  • "Społeczeństwo nie może uzyskać korzyści z nauki nie ponosząc ryzyka" Grinnell 2009

  • "Nauka burzy wiele utartych sposobów myślenia.Drozgocze przesądy i zabobony, stąd przez stulecia prześladowano naukowców." Mayr

  • "Niektórzy sugerują, że wstrzymanie badań naukowych jest recepta. Jest to niemożliwe, narzucona ignoracja nie jest budująca, ani nawet pożyteczną zasadą ludzkiej etyki" Selye 1967

• Nauka cieszy się autorytetem, gdyż

  • Dostarcza najbardziej adekwatnych objaśnień rzeczywistości

  • Pozwala na skuteczne działanie w różnych dziedzinach życia i nauki (medycyna, rolnictwo itp.)

• Nauka jest znienawidzona bo

  • Jej zastosowania mogą przynosić tragiczne skutki (szczególnie działania wojenne)

  • Zmusza do rewizji ustalonych poglądów (religijnych, ideologicznych)

• Jaki jest bilans?

  • Czy lepiej rozumieć i wiedzieć?

  • Czy nauka jest dobra?

  • Czy lepiej pozostać ignorantem?

    • Zakazy badań, cenzura, komisje etyczne, "poprawność polityczna" itp.

 

 

 

Biologia jako nauka

• Biologia - nauka o życiu

  • Definicja życia problematyczna

  • Czy biologia jest odrębną dyscypliną naukową?

  • Czy potrzebna jest osobna metodologia

    • TAK (Mayr 2004)

• Co ją wyróżnia?

  • Obiekt badań

    • Wszystko co żyje, lub żyło (paleontologia)

  • Przyczynowość - szerzej rozumiania w biologii niż w chemii i fizyce

    • Podstawowa zasada nauki

    • Przyczynowośc: taki związek pomiędzy zdarzeniem (przyczyną) a drugim (skutkiem), że drugie jest konsekwencją pierwszego (przyczyna poprzedza skutek)

    • Przyczynowość: relacja między zbiorem przyczyn (czynników) a skutkiem, (efektem)

      • Czynniki bezpośrednie

        • Wpływające wprost, bez czynników pośrednich

        • Bezpośrednie uderzenie rozbija kamień

      • Czynniki pośrednie

        • Wpływające nie wprost, modyfikujące działanie czynników bezpośrednich

    • Determinizm

      • Determinizm przyrodniczy

        • Między zdarzeniami w przyrodzie zachodzą stałe związki przyczynowe

        • Wystąpienie A determinuje zajście B

        • Znając prawa natury może przewidywać przyszłe zdarzenia

        • Przyczyny determinują skutki

    • Indeterminizm

      • Ta sama przyczyna niekoniecznie musi zawsze powodować ten sam skutek

      • Wynik zalezny jest od kontekstu

      • Zależności biologiczne (w dużym stopniu) indeterministyczne!

    • Przyczynowośc a kontekst

      • "Spędziłem wiele lat na dowodzeniu, że zależąc od wielkiej liczby czynników warunkująch ten sam czynnik będzie mógł wywołać skutki diametralnie przeciwne, lub jakościowo różne, lub też nie wwołają żadnych skutków w ogólnie" Seyle 1967, fizjolog

      • Zmiana temperatury o 5 K

        • Topnienie lodu

        • Szybszy wzrost

        • Śmierć z przegrzania

      • Plejotropia genów

        • Te same produkty tych samych genów, powodują bardzo różne skutki

      • Działanie hormonów

        • Ten same hormon - wiele działań

• Cztery przyczyny (Tinbergena)

  • W jaki sposób działa?

    • Przyczyna bezpośrednia (how, proximate cause)

  • Jak się rozwinęło?

    • Ontogeneza

  • Po co? Do czego służy?

    • Przyczyna nadrzędna (why, ultimate cause)

    • Wartość przystosowawcza (adaptive value), danej struktury, szlaku metabolicznego itp..

  • Jak powstało?

    • Filogeneza

  • 1 i 2 dotyczy skali życia organizmów

  • 3 i 4 skala międzypokoleniowa

  • Różne "dlaczego"są komplementarne

    • Odpowiedź na jedno z powyższych pytań nie daje opowiedzi na inne

    • Każdy uważa, że jego podejście jest najwłaściwsze

    • Nie należy ich mieszać!

• Dwie strony medalu

  • Na naszej 1groszówce liśc dębu nie wystepującego w Polsce

  • [nie wiem o co chodzi, bo mam zombie-mode, ale wygląda na pierdolamento]

  • "Półprawda - to więcej niż całe kłamstwo" (S.J.Lec)

• Genotyp a fenotyp

  • Gen

    • Przekazywana między pokoleniami sekwencja DNA, o funkcjonalnym znaczeniu

  • Genotyp

    • Genetyczna kompozycja organizmu pod względem których organizm może być genetycznie porównywany z innymi

  • Genom

    • Całe zawarte w organizmie DNA

    • Bez DNA wirusów, bakterii, pasożytów itp.

  • Fenotyp

    • Wszystkie elementy organizmu poza jego genomem

    • Białka, szlaki metaboliczne, tiki nerwowe, języki

  • Rola genów (s)twórcza

    • DNA - molekuła o niesamowitych (wzbudzających podziw) właściwościach

    • Geny kierują, decydują, determinują, programują, instruują

    • Zawierają program, przepis, projekt organizmu

    • Tworzą cechy (geny zwyciescy, agresji, homoseksualizmu)

    • Cechy zkodowane w genach

    • DNA "rządzi" ? - czy tak jest

      • Nie jest to prawda

• Determinizm genetyczny

  • Jednoznacznie zależnośc gen => cecha fenotypowa

  • Organizmy efektem realizacji "programu" genetycznego

  • Genetycznie "zaprogramowane" = nieuchronne

  • Poznanie DNA wystarcza do zrozumienia życia

• Gdzie rewelacja?

  • 2001 "mowę mamy w genach"

    • W jakm sensie?

    • Sposobów na niemówienie jest mnóstwo

  • "Gen umożliwiający mówienie"

    • Raczej allel uniemozliwiający

  • "jak i kiedy nauczyliśmy się mówić"

    • Raczej "pobożne"życzenie

  • 2008 - gen FOXP 2 jest bardzo stary

    • Takie fragmenty wykryto u pszczół, ptaków, nietoperzy

  • Gen "biegania", "śpiewu", "echolokacji"

• Rola genów - pogląd standardowy

  • Ewolucyjna

    • Całośc informacji dziedzinej zawarta w genach = DNA komórek płciowych (replikatory)

    • Zmiana ewolucyjna - konieczna zmiana zapisu DNA (mutacja)

  • Rozwojowa (ontogenetyczna)

    • DNA "programuje" rozwój organizmu

    • Funkcje zapisane w DNA

• Jak to jest naprawdę

  • Metylacja, deacetylacja, korepresory -> dezaktywacja transkrypcji, heterochromatyna

  • Koaktywatory, demetylacja, acetylacja itp. -> euchromatyczna , transkrypcja

  • Splicing alternatywny

  • Zamiana egzonów z intronami (ten sam fragment, różne białka) 4 zamiast 3 genów czy nadal 1 gen?

  • Ekwiwalencja wpływów środowiska i genetycznych

  • Plastyczność - poziom molekularny

    • Jeden gen => jedno białko (cecha) - nieprawda

    • "nokauty genetyczne" - unieczynnianie genu, często nie odnosza skutku

    • W pełni niwelowane przez akomodacje fenotypowe (fenokopia)

  • Ekspresja genów - wpływ środowiska

    • Epigenetyczna

      • Regulacja ekspresji genów

      • Chromatyna (upakowanie DNA)

      • Piętnowanie genomowe (metylacja) - pewne odcinki uniczynniane, w zal czy pochodza od ojca czy matki

      • Transpozony (elementy ruchome)

    • Splicing alternatywny (gen Dscam u D.melanogaster 38 tys. wariantów!)

  • Funkcja nie wynika jednoznacznie z sekwencji nukleotydów!!!

    • Jest wynikiem interakcji ze środowiskiem (komórkowym)

    • Znaczenie sekwencji DNA (słów) zależne od konteksty środowiska (gramatyki, konktekstu zdania)

    • "nokauty genetyczne" - często w pełni niwelowane przez akomodacje fenotypowe (kompensacja rozwojowa)

    • Ten sam genotyp wiele fenotypów - różne tkanki

    • Ten sam genotyp - morfologia gąsiennicy i imago, inne zupełnie

    • Pisklęta gniazdowników i dorosłe osobniki

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykład 3

27 października 2014

10:01

 

  

Determinizm środowiskowy

• Cześciej spotykany w pedagogice itp.

• Tabula rasa

  • Niezapisana tablica, Arystoteles

  • Organizm żadnej wiedzy, nic zapisanego nie posiada

  • Powienien się wszystkiego nauczyć

  • Rodzący się organizm pusty (naiwny)

  • Wszystkiego się dopiero uczy

  • Najczęściej dotyczy oczywiście zwierząt, mający długą ontogenezę

  • Dylematy

    • Natura czy wykształcenie?

    • Instynkt czy doświadczenie?

    • Wrodzone czy nabyte?

• Szarańcza wędrowna - Locusta migratoria

  • Stada szarańczy pustoszą ludzki nabytek

  • Szarańcza wędrowna - forma osiadła - przez wiele lat żyją jak normalne szarańczaki

  • W pewnym momencie większa forma - przełącznikiem jest prosta reakcja na dotyk

  • Po przekroczeniu pewnego progu pobudzeń to przestawia cały rozwój organizmu na tworzenie zupełnie innego ciała

  • Nie ma zmian genetycznych - zmian behawioru

• Mrówki grzybiarki - Atta sp.

  • W olbrzymich mrowiskach, obcinają liście i transportują do mrowisk

  • Liście stanowią podłoże na kompost

  • Na podłożu specjalne grzyby - 70mln lat temu wymyślone "rolnictwo"

  • Co ważne - występują kasty i zróżnicowane morfologiczne od osobników około milimetrowych (zajmujących się tylko uprawą) i poprzez osobniki z bardzo silnie rozwiniętymi żuwaczkami

  • Królowa - osobnik produkująca potomstwo

 

Geny w rozwoju

• Geny same nie tworzą cech (nic nie "mogą")

  • Do ekspresji konieczne środowisko

• Genom nie zawiera pełnego zbioru instrukcji dla rozwoju organizmu

  • W stanie nieważkości - duże kłopoty w rozwoju

• Wszystkie cechy wynikiem interakcji genów i środowiska

  • Predyspozycja genetyczna nie równa się predestynacji

  • Jeden genotyp = wiele fenotypów

    • Komórki nerwowe

    • Krwinki

    • Mięśniowe

    • Nabłonka

  • Plastyczność fenotypowa

    • Gąsiennice

    • Kijanki

    • Larwy planktonowe

• Plastyczność poziom molekularny

  • Jeden gen -> jedno białko (cecha) - nieprawdziwa

  • Splicing (wycinanie intronów) alternatywny: z jednego genu może powstac wiecej niż jedna czasteczka

  • Transpozonu

  • Nokauty genetyczne

  • Zamiana intronów z egzonami

 

 

Determinizm w biologii

• W książce Develompmental plasticity and evolution

  • Extreme genetic an and evironmental determinizm would be quickly cure if biologist were compelled to live according to thir belief

  • A genetic determinist would have to refuse food, ater and oxygen, so that school o thought dissapear in the space o few minutes

  • Enviromental determinism would be eliminated, just as quicklu if its proponents were to demostrate the strenghth od their convictions by chemicallu blisking the action od just one gene product, such as hemoglobin

• Pojedyncza mutacja

  • Może mieć olbrzymi efekt

  • Powodem jest niewiele dróg, by organizm funkcjonował

  • Mnóstwo dróg by popsuć

• Warunek konieczny, niewystarczający

  • Rola genów konieczna ale nie wystarczająca

  • "Wszystkie szczęśliwe rodziny są do siebie podobne, każda nieszczęśliwa rodzina jest nieszczęśliwa na swój sposób" (L. Tołstoj, Anna Karenina)

  • By była szczęśliwa wiele warunków spełnionych jednocześnie, brak jednego - nieszczęście

  • Conditio sine qua non - warunek bez którego nie ma

 

 

Nieprzewidywalność

• Rozpatrzenie Katastrofy Smoleńskiej

  • Badała Komisja Badania Wypadków Lotniczych Lotnictwa Państwowego

  • Przyczyna wypadku

    • Zejsce za nisko

    • Nadmierna predkość opadania

    • Warunki uniemożliwiajace wzrokowy kontakt z ziemią

    • Opoznienie procedury

  • Czynniki mają wpływ na zdarzenie lotnicze

    • Wiele wymienionych

    • Niekontrolowanie wysokosci

    • Brak reakcji załogi

    • Itp.

• Ewolucja nieprzewidywalna

  • Potrafimy wyjaśnić zaistnienie zjawiska a posterori

  • Procesy deterministyczne lecz nieprzewidywalne

  • Nie jesteśmy przewidzieć przyszłego przebiegu

  • Duży wpływ przypadku (np. zagłada dinozaurów)

  • Wrażliwość na warunki początkowe - mała zmiana nieistotna, potem się wzmocniń może

    • Efekt motyla

  • Nieciągłości

    • Zmiany ilościowe nie są ciągłe

    • Nieciągłośc - podgrzewanie wody

• "Efekt motyla"

  • Butterfly effect - duża wrażliwosc na warunki początkowe (E.Lorenz, meteorolog)

  • Mała zmiana na wejściu (przelot motyla) => olbrzymia zmiana efektu końcowego (huragan na innym kontynencie, po kilku tygodniach)

  • Pogoda

  • Klimat

  • Ewolucja filetyczna

  • Obliczenia komputerowe (różne algorytmy, odmienne wyniki: 0,0004 - 1,3139

  • Procesy deterministyczne lecz nieprzewidywalne

 

Ilość i jakość

• Przechodzenie ilościi w jakość

  • Kumulacja zmian ilościowych skutkuje zmianą jakościową (Hegel, Engels)

    • Na codzień ciągle mamy z tym do czynienia

  • Punkty krytyczne (nieciągłości) - np. wrzenie i zamarzanie

  • Dzień a noc

    • Nie ma granicy wyraźnej kiedy jest dzień a kiedy jest noc

  • Zmiana stanu skupienia

  • Woda słodka i słona

    • Mierzenie zawartości soli w wodzie to byłoby ciągłe

    • Słodka, słonawa, morska

    • Ale jak patrzymy na organizmy - mamy różnicę jakościową znaczną

      • Organizmy morskie

      • Organizmy słodkowodne

  • Katastrofy

    • Astronomiczne - uderzenie ciał niebieskich

  • Epoka lodowcowa/ocieplenie

    • Nie było jednego momentu, do którego była epoka lodowcowa

 

 

Prognozowanie

• Udane prognozy: zapylacze

  • Angraecum sesquipedale

    • Storczyk, Madagaskar z wielką ostrogą

    • Darwin "God heavens what insect can suck it?

  • Xanthopan morgani praedicta

    • Zawiska, z niezwykle długą ostroną

• Prognozowanie przyszłości

  • Wróżenie, futurologia, modele predyktywne

  • Chcemy mieć kontrolę nad tym, co się wydarzy

  • "Przewidywanie jest zawsze trudne, zwłaszcza gdy dotyczy przyszłości" (S. Goldwyn)

  • W biologii obarczone wielkim marginesem błędu

  • Modele (prognozy) tylko hipotezami na temat przyszłości (scenariuszami)

• Należy oceniać bardzo sceptycznie

 

 

Rozmyte pojęcia

• Nieostre (nakładające się) kategorii

  • Wiele pojęć nie ma jednej definicji

  • W różnym miejscu pokrywanie

• Brak jednoznacznych definicji życia

  • Przetrwalniki brak metabolizmu

  • Śmierć człowieka - w którym momencie jest martwe

  • Wyznacznikiem metabolizm

  • Niesporczaki - kryptobioza - zerowy metabolizm

    • Po 200 latach mogą zacząc się ruszać

• Brak jednoznacznych definicji genów!

  • Wczesniej omawiane

• Brak jednoznacznych definicji gatunku!

  • Implikacje liczby gatunków

• Adaptacje

  • Całe tony książek i nie ma jednego poglądu

• Lasu

  • 600 definicji! W języku angielskim

 

 

 

Całość i problemy

• Całość = suma cześci?

  • Redukcjonizm

    • Rozkładanie na czynniki pierwsze

    • Możliwe wyjaśnienie i opis własności złozonego układu poprzez opis i wyjaśnienie zachowania jego części

• Całość > suma części?

  • Całośc to więcej niż suma części

    • Nie jestesmy w stanie uchwycić pewnych zależności

  • Holizm

    • Całości nie da się sprowadzić do sumy jej składników.

    • Cech układu (systemy) nie da wywnioskować (wywieźć) z wiedzy o składnikach

  • Cechy emergentne (pojawiające)

    • Nowe (niewyprowadzalne) z cech poziomu niższego

  • Pełne zrozumienie

    • Konieczne badania na różnych poziomiach (komplikacji)

    • Ostatecznie redukcja do procesu chemiczne

• Poziomy organizacji biologicznej

  • Molekuły

  • Organelle

  • Komórki

  • Tkanki

  • Narządy

  • Organizmy

  • Populacje

  • Ekosystemy

  • Biosfera

• Systemy biologiczne

  • Wielopoziome

  • Hierarchicznie podporządkowane

  • Struktury niższego poziomu zawierają się (zagnieżdżone) w wyższych poziomach

  • Struktury modularne

    • Powtarzane podjednostki (bloki)

    • Częściowo niezalezne od siebie

 

Cel życia

• Życie ma cel!

  • Na poziomie organizmów możemy to stwierdzić

• Życie procesem teleonomicznym

  • Taki, który jest niby celowy, ale bez projektanta i zamysłu

  • Nakierowanym na cel (goal-oriented)

• Przeżycie to tylko środek do celu

  • Bezpłodne życie nieważne

  • Warunek konieczny, lecz niewystarczający

• Organizm żyje, by wyprodukować potomstwo

  • Wszystkie jego struktury i funkcje temu podporządkowane

• By cel osiągnąć organizm musi

  • "najeść się"

    • Jeśli mowa o heterotrofach; autotrofy pobieraja energie i materie

  • Nie dać się zjeść

    • Stadia rozwojowe pasożytów zewnętrznych - musza zostać zjedzone (wyjątki)

  • (Znaleźć partnera)

    • Jednak rozmnażanie bezpłciowe

  • Spłodzić potomstwo

• Układy biologiczne (ożywione) - wyróżniki

  • Metabolizm (systemy otwarte)

  • Zdolnośc do regulacji (homeostaza)

  • Organizacja hierarchiczna

  • Teleonomia (ukierunkowane na cel)

  • Programy rozwojowe

  • Genotyp + środowisko => fenotyp

  • Rozród

  • Ewolucja biologiczna

 

 

 

Wykład 4

27 października 2014

11:37

 

 

 

Uprawianie biologii

• Przełomy w biologii

  • Jakościowe zmiany rozumienia życia, przyrody

  • Odkrycia zjawisk

    • Nowe pytania do odpowiedzi

  • Nowe narzędzia

    • Dostęp do nowych fragmentów przyrody

  • Nowe pojęcia (koncepcje)

    • Reinterpretacje, porządkowanie faktów

• Mikroskopia optyczna

  • Pierwsze - koniec XVI wieku

  • J V. A. van Leeuwnhoek - odkrywca organizmów jednokomórkowych

  • Mikroskop, 295 x, koniec XVII w

  • Widać: erytrocyty + granulocyty (w tym mikroskopie w British Museum)

• Nowe narzędzia - nowe horyzonty

  • Mikroskopia optyczna

  • Mikroskopy elektronowe

  • fMRI (funkcjonany magnetyczny rezonans jądrowy) - wnętrze mózgu

  • PCR i genetyczne odcinki palców - badania rodzicielstwa

  • Telemetria satelitarna - przemieszczenia organizmów

    • Limosa lapponica - szlamnik

    • Z Alaski do Nowej Zelandii lecą non stop

    • 9 dni, 11 680 km

• Nowe pojęcia - nowe horyzonty

  • Każda komórka z komórki

  • Pochodzenie od wspólnego przodka

  • Dobór naturalny

  • Dobór włączny (grupowy)

  • Altruizm - współpraca

  • Rozszerzony fenotyp - efekty fenotypu znacznie szersze, np. zdolnośc tworzenia pajęczyn itp.

  • Wytwarzanie siedlisk

 

 

Czym zajmują się naukowcy?

• Eksplorują nieznane, próbują zrozumieć świat

• W tym celu:

  • Stawiają pytania, proponują wyjaśnienia (hipotezy, teorie)

  • W sformalizowany sposób testują przypuszczenia, wykrywają zależności

  • Poddają wyniki publicznej ocenie

• Celem zrozumieć przyrodę (nie wyniki obserwacji czy eksperymentów)

  • Nie mylić środków z celami!

• Naukowiec?

  • Zbiera fakty o świecie

  • Stosując "metodę naukową"

  • Obiektywny, beznamiętny

  • Publikuje ich wyniki, poddaje je ocenie innych

• "Metoda naukowa"

  • Nacisk na obiektywizm i krytycyzm

  • Proponowanie hipotez

  • Eksperymentalne testowanie

  • Ilościowe lepsze od jakościowego (metody statystyczne, kalibracje przyrządów, precyzja pomiarów)

  • Krytyczna ocena wyników

  • Ich publikacja

  • Wszystko to jedynie środki!

  • Bardzo ważne, ale dalece niewystarczające

• Subiektywna strona nauki

  • Nauka to przygoda intelektualna

  • Najbardziej twórcza (oryginalna) faza "wpadanie na pomysły" poza kontrolą logiczną

  • Wszystkie chwyty dozwolone

  • Intuicja, wyczucie tego co istotne

  • Podświadomia zdolnośc zestawiania faktów w nowe układy

  • Naukowcy są pełni uprzedzeń, oczekują pewnych wyników

• Praktyka naukowa (Grinnel 2009)

  • Przyroda <-> Uczony <-> Społeczność uczonych

    • Odkrywanie Uwiarygodnienie

 

 

Pytania w biologii

• Na jakie pytania odpowiada biologia?

  • Wszystkie, na które da się odpowiedzieć prawda-fałsz

    • Czy coś jest (życie na marsie, organizmy w Ameryce)

    • Czy jest możliwe (klonowanie ssaków

    • Co jest (na tej górze, jakie owady)

    • Jak, z czego zbudowane (skrzydło nietoperza)

    • Co powoduje (krzepnięcie krwi)

    • Dlaczego (ptaki odlatują na zimę)

    • Czy takie same czy różne (jeden czy dwa gatunki)

  • Różne dyscypliny - różne pytania

    • Badania różnorodnośc biologicznej: co jest?

    • Anatomia: z czego zbudowane?

    • Fizjologia: co powoduje?

    • Ekologia, biologia ewolucyjna: dlaczego, po co?

    • Taksonomia: takie same, czy różne?

    • Wszystkie typy pytań ważne

• Nauka: na granicy znanego i nieznanego

  • Nowość i oryginalność

  • Przekraczanie granic (new frontiers)

    • "Cutting edge of science"

  • Oryginalność - niezależnośc myśli, wyobraźnia, intuicja

  • Niezwykłość: szaleniec też jest niezwykły, ale traci kontakt z rzeczywistością.

    • Geniusz wraca na ziemię i drobiazgowo wszystko sprawdza (Selye)

• Odkrycia - jak ich dokonywać

  • Co badać? Co godne uwagi? Wybór drogi w nieznane, skąd drogowskazy?

  • Odkrycie musi być jednocześnie prawdziwe i zaskakujące

  • Tylko to, co nieprawdopodobne godne uwagi

  • Odkrycia zwykle nieoczekiwane (nieprzewidywalne)

  • Nie zawsze piewszy oznacza odkrywcę (np. Kolumb odkrył Amerykę)

  • Grzyby zniszczyły hodowlę bakterii - kto nie dostrzedł znaczenia, nie odkrył penicyliny

• Najważniejsze właściwe pytania, skąd się one biorą?

  • Luki w wiedzy

  • Niezgodność ze stanem wiedzy, zjawisko niewytłumaczalne

  • Oczekiwania (modele) teoretyczne

  • Przypadkowe obserwacji (zdziwienie) - wielu odkryć dokonano przez "przypadek"

  • Praca magisterska - pytanie postawione przez opiekuna

• Metoda "Co my tu mamy?"

  • Jakie odczynniki na półkach?

  • Jaki sprzęt działa?

  • Co tym da się zrobić?

  • Metoda częsta w Polsce, nie polecana :/

• Skąd się biorą pytania

  • Internalizm

    • Z samej nauki, czynniki zewnętrzne nie powinny wpływać (np. K. Popper)

    • Nieosiągalna - naukami zajmują się żywi ludzie

  • Eksternalizm

    • Zakres pytań zalezny od czynników pozapoznawczych (psychologiczne, kulturowe, np. Fleck, Kuhn), wzbogacają/zubożają treść nauki

• Mody w nauce

  • Konkurencja o etaty i fundusze

  • "Zeitgeist" (duch czasu) - pewne problemy, nagle stają się pytaniami które trzeba zadać i wiele zadaje niezalezne od siebie

  • "Sprzedawanie" obietnic bez pokrycia (medycyna molekularna, wieczna młodość itd.)

  • Ochrona przyrody ex-situ

  • Wymyślanie chwytliwych terminów

    • "fluktuująca asymetria"

    • "barcoding"

    • "metapopulacja"

  • Niektórych pytań się unika

    • Stephen Jay Gould

• Nie jesteś owcą, nie biegnij w stadzie

  • Zobacz co obecnie "się nosi"

  • Nie podążaj za tłumem, zawsze będziesz wtórny

  • Pomyśl - czym mogłaby się zajmować twoja dziedzina, a tego nie robi?

  • Zacznij to robić

  • Spora szansa na sukces

• Dobry wybór pytania połową sukcesu

  • Jedna z najważniejszych decyzji w badaniach

  • Pytania nieistotne - trywialne rezultaty

  • Problem nierozwiązywalny - lata frustracji i brak osiągnięć

  • Pytanie modne - rezultat zniknie w tłumie

  • Zastanów się, wybierz mądrze

• Nie myl wyrafinowania ze zrozumieniem

  • Znaczenie celu (np. badania nad rakiem)

  • Doskonałość narzędzi (np. superkomputer)

  • Wyrafinowanie metod (skomplikowane algorytmy analityczne)

  • Wielkość i koszty (tym wartościowszy, czym droższy)

  • Nie decyduje o jakości produktu

  • Niestety wielu recenzentów i sponsorów uważa inaczej

• Erudycja nie czyni naukowcem

  • Wiedza książkowa bez kontaktu z rzeczywistością często zaślepia

  • Nie sposób odróżnić prawdy od fałszu

  • "Wiemy", że nie da się zrobić

  • Trzeba wiedzieć nie tylko czego się nauczyć, ale też czego się nie uczyć (Selye)

• Koszty bycia pionierem

  • Trudniej uzyskać fundusze

  • Trudniej opublikować

  • Rzadziej cytują

  • Samotność, niezrozumienie

  • Przełamywanie status quo, narusza zawsze przyzwyczajenia, interesy

  • Przełamywanie tabu (religijnych i społecznych)

  • Zawiść

• Odpornośc na odrzucenie i krytykę

  • "Moje poglądy często były przedstawianie błędnie i w sposób ordynarny, zaciekle zwalczane i ośmieszane, lecz wydaje mi się, że było to na ogół robione w dobrej wierze" (K.Darwin)

• Odkrycia przed czasem

  • Alfred Wegener: dryf kontynentów

  • Grzegorz Mendel: prawa dziedziczenia

  • Ignaz Semmelweis: antyseptyka

  • Zignorowane lub wyśmiane

  • "Some insighst appear repeatedly in that cycle of inspiration and amnesia that charakterises important discoveries ahead od their time" (J. West-Eberhard)

  • Danny Shechtman (Nobel 2011, chemia)

    • Za odkrycie quasikryształów

    • Herezja w krystalografii

    • "There is no such think as quasicrystals, only quasi-scientists" (Linus Pauling)

    • The head of his research gruop "asked him to leave for "bringing disgrace" on the team

    • Schechtmann : "If you want to become a prominent scientist, be an expert in something"

      • Usually great discoveries come be serendipity, when you stumble upon something new, and you have to be able to realize it is something that wasn't there before, and then try to explain what you see

      • Then when you start to talk about it, you will face oppoistition. And here is the real test: if you believe in yourself, then listen to othes but don't let them discourage you as long as are not convinced that they are right and you are wrong. In my case, I knew I was right.

• Postrzeganie obwodowe (serendipity)

  • Dar znajdowania (zauważania) rzeczy, których się nie szuka, dostrzeganie tego, co niespodziewane

  • Odkrycie ze swej natury czymś niespodziewanym

  • Przypadkowe obserwacje (zdziwienie) - wielu odkryć dokonano przez "przypadek"

  • "Wydaje mi się, że mam tę przewagę nad przecietnym człowiekiem, zę dostrzegam rzeczy, którełatwo uchodza uwadze i obserwują je bardzo uważanie" (K.Darwin)

  • "Przypadek sprzyja tylko umysłom przygotowanym" (L. Pasteur)

• Zdolność dziwienia się

  • Czasami dziw się jak dziecko

  • Wiele z ważnych pytań mogłoby zadać każde dziecko (czemu Ziemia jest okrągła, czemu pokryta wodami, częsciowo lądami)

  • Na wiele z tych pytań (mimo ich fundamentalnego znaczenia) nie ma odpowiedzi!

  • Zachowanie dziecięciego zachwytu, fascynacji, myślenia nieograniczonego konwencjami - często talentami przyszłych odkrywców (J. Oliver)

• Kary Mullis (Nobel 1993, chemia)

  • PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy) - odkrycie

  • Bez niej bardzo niewiele moglibyśmy

  • W latach 60 i 70 zażywałem dużo LSD, było to doświadczenie otwierające umysł dużo wazniejsze niż jakiekolwiek zajęcia, w któych brałem udział

  • I;d spent much of my life believing that science was fun and that my invention was little more than an extension of the things

  • Iit had not been my intention to revolutionize the world of biochemistry when I invented PCR, PCR was a tool i created because I needed it to do an experiment

  • If i had had more knowledge about what I was doing, PCR would never have been invented

  • Science i Nature odrzuciły maszynopis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykład 5

17 listopada 2014

10:01

Naukowcy, intuicja, uprzedzenia

• Wyczucie tego co istotne

  • Wyobraxnia podświadomą zdolność zestawiania faktów w nowe układy

  • Tworzenie podświadome

  • Weryfikacja - świadomie, logicznie i intelektualnie

• Naukowcy pełni uprzedzeń

  • Chcą (oczekują) pewnych wyników

  • Konieczna kontrola nad uprzedzeniami

  • Fakty, nawet nielogiczne mogą obalić najlepszą teorię

• Cechy wybitnych uczonych

  • Osobowości bardzo różne

    • Introwertycy, esktrawertycy

    • Entuzjam i wytrwałość

    • Oryginalność, krytycyzm

    • Inteligencja

    • Kontakt z przyrodą

• Biologia sposób na życie

  • Najbardziej istotnym przymiorem naukowca jest fascynacja cudownością żywych istot. To pozostaje u większosci do końca życia. Nigdy nie traca podniecenia nowymi odkryciami niezależnie czy będą to osiąnięcia empiryczne czy teoretyczne, zamiłowania do śledzenia nowych idea, nowych interpretacji, nowych organizmów. Bycie biologiem to wybór pewnego sposobu życia. E .Mayr

  • To co czyni odkrycie tak cennym, to nie tyle uznanie otoczenia, nagrody czy rozwój kariery, a przede wszystkim nieporównywalna z niczym, osobista (Olivier)

  • To understand nature in a way no one has before is simply the most exciting thing the human mind can experience (R.G Weisman)

  • Gentry i dodzon dokonali swojego odkrycia (rosliny z czarnymi liścmi), ponieważ są urodzonymi pzyrodnikami. Eozumiem przez tom, że są przedstawieciela specjalne kategorii biologów terenowych, których nie uprawiają nauki w celu zrobienia kariery, ale robią karierę, by móc uprawiac naukę. Nawet gdyby miesieli sami pokryć koszty wyprawy.

• Benedykt Dybowski

  • Zesłany na Syberię

  • Zoolog, lekarz, badacz Bajkału

  • "Kilka tygodni z rzędu przebywaliśmy na lodzie jeziora bez namiotu, nocowaliśmy, ścieląc posłanie na powierzchni śniegów i lodów. Wróciliśmy do Kułtuka z obrzękłymi twarzami, z popękanymi ustami i z czerwonymi oczami"

• Dlaczego chcę zostać uczonym

  • Jeśli:

    • Bogactwo

      • Nagroda Nobla ok. 3 mln zł, prof. Uwr około 4 000 pln netto

    • Władza

    • Zrobienie kariery

    • Nagrody (Nobla) i sława (uznanie otoczenia)

    • Zrezygnuj, będziesz frustratem

  • Jeśli

    • Podziw dla przyrody (piękni praw, cudowność, tajemniczość)

    • Dziecięcie zdziwienie (zadawanie "głupich" pytań)

    • Chęć zrozumienia natury

    • Radość odkrywania

    • Przyjemność z bycia pierwszym

    • Trafny wybór, znajdziesz satysfakcję

 

 

 

Hipotezy

• Hipotezy istotą metody naukowej?

  • Nacisk na: proponowanie i eksperymentalne testowanie hipotez

  • Kwestie proceduralne, nie są istotą nauki

  • Eksperymenty środkami (sposobami) uzyskania pewnego typu obserwacji

  • Nie stanowią jedynego sposobu na postęp nauki

  • Eksploracja nieznanego przy braku hipotez w pełni uprawionym sposobem postępowania

  • Często bardziej produktywnym o ile naszm celem jest dokonanie przełomowego odkrycia

• Pierwszym krokiem: eksploracja nieznanych rubieży

  • Dostarcza nowych faktów i wzorców

  • Bez tego nie byłoby o co pytać

  • Kominy (cieplice) hydrotermalne

    • Bogata fauna odkryta w 1977 roku!!

    • 10 typów zwierząt (gąbki, pierścienice, skorupiami, mięczaki, szkarłupnie, ryby)

    • Łańcuch oparty o chemisyntezę

    • 250 + gatunków, 90% endemiczne

    • Riftia pachyptila, Alvinella pompejana (Polychaeta)

  • Loricifera kolczugowce - nowy typ zwierząt (Kristensen 1983)

    • Mikroskopijne, denne

  • Mantosphatodea (Klaas et al.. 2002)

    • Nowy podrząd owadów

    • Gladiatory, S. Afryka, drapieżne

• Human Genome Project

  • Projekt sekwencjonowania genomu ludzkiego, 13 lat, koniec 2003

  • Cele:

    • Indentify all the approcimately 20 000 - 25 000 genes in human DNA

    • Determine the sequences of the 3 billion chemical base pairs that make up human DNA

    • Store this information in database

    • Nie ma hipotezy! Czyste eksploracje

  • Obrzymi opis (inwentaryzacja) genomu

• Eksploracja

  • Penetracja nowego frontu badawczego -> nowe obserwacje -> nowe hipotezy

  • Eksploracja nieznanego, krok po kroku nie zawsze najlepsza

  • Dokonanie rekonesansu, próba ogarnięcia obrazu całości (zobaczyć las spoza drzew) jak szybko to możliwe bardziej produktywne

  • Eksploruj niezbadane obszary

    • Znajdź największe białe plamy

    • Dokonuj rekonesansów

    • Nie brnij w szczegóły (dostrzegaj las spoza drzew)

    • Prawie na pewno odniesiesz sukces

• Cztery konieczne składowe nauki

  • Eksploracja

    • Nowe fakty, obserwacje

    • Potem musimy wyjaśnić, jak, dlaczego?

  • Generowanie hipotez

    • Subiektywne, intuicyjne

  • Weryfikacja

    • Świadome

    • Logiczne uporządkowanie

  • Uwiarygodnianie

    • Publikacje

    • Akceptacja przez społeczność

• Stawianie hipotez roboczych

  • Hipotezy nie musza być prawdziwe!

  • Nie musza mieć mocnych podstaw

  • Mogą być "zwariowane"

  • Muszą być owocne

  • Prawidziwe musza być fakty

  • Brzydkie fakty obalą najpiekniejszą teorię

• Różne typy hipotez

  • Hipoteza badawcza

    • Scenariusz badanego zjawiska

    • Pomysł

  • Hipoteza statystyczna

    • Nierówność matematyczna

    • Pewna szczegółowa analiza

    • Pojedyncza hipoteza statystyczna dotyczy fragmentu hipotezy badawczej

    • Każda koncepcję badawczą można sprowadzić do kilku/kulkinastu hipotez statystycznych

    • Każda z nich będzie rewidowała słuszność pojedynczych porównań

    • Brzytwa Ockhama

      • "nie mnożyć bytów ponad potrzebę"

      • Eliminowanie nadmiernej złożoności wyjaśnień

      • Najlepsze wyjaśnienia najprostsze

      • Parsymonia (oszczędność)

        • Najbardziej prawdopodobny przebieg wydarzeń = najprostszy, najbardziej ekonomiczny i oszczędny

      • Prostota bywa zwodniczna

      • Patrz: powstanie człowieka

      • Nie zawsze "oszczędne" - prawdziwe

  • Alternatywne hipotezy robocze

    • Wiele alternatywnych hipotez roboczych (multiple working hypotheses, T. Chamberlin)

    • Lista możliwych wyjaśnień

    • Testujemy wiele z nich jednocześnie

    • Większe prawdopodobieństwo

      • Wykluczenia błędnych

      • Znalezienia właściwej odpowiedzi

    • Silne wnioskowanie (strong inference, Platt)

      • Synonim

      • Często w publikacjach

• Modele a hipotezy

  • Często synonim hipotezy

  • Model (wzorzec, makieta)

    • Uproszczony obraz zależności między zmiennymi

    • Częśc znanych, część hipotetycznych

  • Modelowanie predyktywne

    • Futurologia

    • Prognozowanie (pogody, zmian klimatu, wysokości emerytur)

  • Typy modeli ze wzgl na forme

    • Modele werbalne

      • Zabawa dzieci zapałkami grozi pożarem

    • Modele graficzne

      • Ilustracja

    • Modele matematyczne

      • S - cA² (liczba gatunków zwiększa się ze wzrostem obszaru)

    • Modele komputerowe

      • Ewolucja in silico

  • Przyczyny modeli

    • Modele decyzyjne

      • Klasyfikacja (rozróżnianie) obiektów (stanów)

      • Oznaczanie gatunków, diagnozy choroby, prognozy zajścia zdarzenia

      • Kryterium jakości = minimalizacja błędu klasyfikacji

    • Modele eksplanacyjne

      • Dostarczanie opisu (wyjaśnienia) zjawiska

      • Parametry powinny posiadac interpretacje biologiczne

      • Kompromis między realizmem (komplikacją) a zbytniom uproszczeniem

      • Kryterium jakości = struktura dopasowana do danych obserwacyjnych

• Narzędzia matematyczne

  • Logika formalna, modelowanie, statystyka - tylko narzędziami pomocnymi we wnioskowaniu

  • Matematyka w równie małym stopniu nauką, jak gramatyka językiem (E.Mayr)

  • Nie musimy redukowąć wszystkich zjawisk biologicznych do równań matematycznych

  • Wyrafinowane procedury często sposobem na zaimponowanie odbiorcom

• Testowanie (weryfikacja hipotez)

  • Nie testujemy hipotez (zwykle), tylko to co wynika

  • Wywiedzione z nich oczekiwania

  • Jeśli "mężczyźni wolą blondynki" to np.:

    • Pytani o wybór najatrakcyjniejszej kobiety cześciej wybiorą zdjęcia blondynek

    • Pojawienie się w polu widzenia blondynki wywoła silniejsza reakcję facetów

    • Przefarbowanie włosów na blond zwiększy atrakcyjność kobiety

  • Typy badań

    • "kaloszowy" - w terenie

    • "fartuchowy" - laboratorium, kontrolowane warunki

    • "muzealny" - w muzeach

• Trzy podejścia w biologii

  • Biologia laboratoryjna

    • "eksperymentalna"

    • Prostsze poziony organizacji

    • Metody fizyko-chemiczne

    • Zjawiska powatrzane

    • Łatwe uogólniane

  • Biologia terenowa

    • Pomiędzy

    • Częsciowo eksperymenalne

  • Biologia historyczna

    • Wydarzenia jednostkowe

    • Powstanie gatunku (np. Homo sapiens)

    • Wymarcie dinazaurów

    • Połączenie Ameryk

    • Wyjaśnienia a posteriori, trudne przewidywania

    • Badania nieeksperymentalne (obserwacje, porównywanie, eksperymenty naturalne)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykład 6

24 listopada 2014

10:07

Eksperyment

• Przecenianie:

  • Eksperyment traktowany tak, jakby był jedyną właściwą (adekwatną) metoda naukową

  • Jednakowoż, ponieważ nazywanie kolegów złymi naukowcami nie należało do dobrego tonu, inne nieeksperymentalne dziedziny badń zaczęto nazywać naukami "opisowymi".

  • Przestulecia tym pejoratywnym terminem okreslano nauki biologiczne (Mayr 1997)

• Liczą się tylko eksperymenty?

  • Eksperyment - jedyną adekwatną metodą dochodzenia prawdy ("prawdziwa" nauka) - pogląd

  • Inne sposoby dowodzenia podrzędnej jakości

  • "Badania opisowa" (- obserwacyjne) bardziej elegenackim określeniem tej "niższości"

  • Ile eksperymentów w astronomii, astrofizyce, kosmologii, geologii czy geografii?

    • Wielkie dziedzziny prężnie rozwinięte, ale mają inne metody

  • Biologia historyczna (paleobioloia, b. ewolucyjna, filogenetyka) - nieeksperymentalne

• Biologia laboratoryjna a reszta

  • b. laboratoryjna (molekularna, biotechnologia, genomika)

    • Eksperyment jedyną urpawnioną metodą

    • Wszystko co w laboratorium = eksperyment (gówno prawda)

    • Uzurpacja metodologiczna, nieprawdziwe wygodne

    • Przejmuje większośc funduszy (NIH 30 mld dolarów /rok + NSF)

    • Większosc personelu (biomedyczne, rolnicze, uniwersytety)

  • Badania "opisowe" (obserwacje)

    • "opisowe" = obserwacyjen

    • Cała podstawowa wiedza oparta na obserwacjach

    • Nawet obecnie większośc prac z biologii molekularnej = opisy struktur/procesów

    • Wszystkie opisy oparte na obserwacjach, niezależnie od stopnia komplikacji użytych przyrządów

    • Np. w laboratorium

      • Struktura chloroplastu w TEM

      • Rezonans magnetyczny mózgu człowieka

      • Struktura przędzy pająków w SEM

      • Wirus opryszczki w TEM

      • EKG serca

      • Audiogram uszu człowieka

      • Elektroencefalogram

• Eskperyment a obserwacja

  • Eksperyment (doświadczenie) ingerencja badacza w procesy i analiza skutkow tej ingerencji

  • Obiektowi (obiektom) dostarcza się bodźców i obserwuje się ich reakcje na bodźce

  • W warunkach umożliwiających kontrolę innych istotnych czynników (potencjalnych przyczyn)

  • Analiza wyników obserwacji i eksperymentu bardzo zbliżona

  • W obu przypadkach chodzi o ustalenie związków między bodźcem (przyczyną) a zachowaniem (skutkiem)

• Eksperymenty laboratoryjne

  • W warunkach sztucznych, ściśle kontrolowanych

  • Maksymalna kontrola warunków otoczenia

    • Pożywki

    • Żyzność itp.

  • Eliminacja potencjalnych zmiennych zakłócających

  • Wysoka powtarzalność (dla innych naukowców)

  • Wady:

    • Możliwy znaczący wpływ badacza i stworzonych przezeń warunków na wynik badania

    • Nierzadko (prawie) bez związku z sytucją w naturze (nie da się uogólnić), niska "prawomocność zewnętrzna" (external validity)

• Eksperymenty terenowe

  • Obiekty eksperymentów w naturalnym otoczeniu

    • Np. eksperymenty z nawożeniem roślin

  • Badacz modyfikuje tylko niektóre (czynniki)

  • Warunki bardziej realistyczne

  • Łatwiejsza generalizacja wyników

  • Niedogodności:

    • Brak pełnej kontroli zmiennych zakłócających

    • Trudno powtarzalne

  • Poszechne w rolnictwie, leśnictwie, rybactwie, ekologii

• Eksperymenty naturalne

  • W procesy ingerują czynniki (bodźce) naturalne (a nie badacz)

  • Badacz nie kontroluje miejsca i czasu ingerencji

  • Obserwuje tylko reakcje obiektów na bodźce

  • Przykłady

    • Erupcja Krakatau w Indonezji w XIX wieku

      • 1883 wybuch niszczy 2/3 wyspy

      • Najsilniejszy w czasach historycznych

      • Słyszana z ponad 4 000 m

      • W 1930 nowa wyspa Anak Krakatau

      • Sukcesja piewotna nastapiła na nowej wyspie

      • Poligon biogeografów

    • Trzesięnia ziemii

    • Impakty mteorytów

    • Zmiany magnetyzmu Ziemii

    • Połączenie Ameryk w pliocenie

    • Kolonizacja wulkanicznych wysp (Krakatau)

    • Zmiany klimatu (zlodowacenia/ocieplenia)

    • Zawleczenie nowego gatunku organizmu

    • Wylesienie

    • Budowa zbiornika zaporowego

• Eksperymenty myślowe

  • Aktualnie dużo in silico możemy robic

  • Myślowe bez jakiejkoliek czynności

  • Ropzatrywanie konsekwencji wynikających z hipotezy bez ywkonywania właściwych obserwacji/eskperymenu

  • Częste w filozoii i biologi

  • "Mózg w naczyniu" - mózg sam w naczyniu, bez informacji z zewnątrz

    • Czy jak dodamy bodźce zewnętrzne itp.

  • Czy możliwe przekształcenie żuka w jelenia? (R.Dawkins)

  • Koszt mejozy (G. Williams)

• Eksperymenty (doświadczenia)

  • Nie jedyną właścia, a jedną z metod odpowiedzi na pytania

  • Inne metody równie upranione

  • Używane w biologii laboratoryjnej i terenowe

  • Okreslanie b. laboratoryjnej biologia eksperymenlaną nieuzasadnione

  • Zarówno eksperyment i obserwacja dostarczają danych pozwalającyhc na rozożnienie konkurencyjnych hipotez

 

 

Obserwacje i zmienne

• Jak bierać prawdziwe (rzetelne) informacji

  • Staramy się zrozumieć przyrodę

  • Potrzebne prawdziwe informace

  • Obiektywne, odzwierciedlające rzeczywistość

  • Jak to osiągnąć?

    • Właściwe planowanie obserwacji/eksperymentów umozliwia

    • Roztrzyganie prawda/fałsz

    • Uogólnianie (ekstrapolacja, generalizacja) wyników

• Obserwacja naukowa

  • Nie każda obserwacja obserwacją naukową

  • Cechy obserwacji naukowej

    • Rejestrowanie konkretnych cech

    • Uprzednio wybranych obiektów

    • Przy użyciu ustalonych metod pomiaru

    • W zadanych warunkach

  • Plan (projekt) obserwacji (badania): specyfikacja ww. warunków

• Jak pytać?

  • Ludzie

    • Możemy zapytać wprost

    • Odpowiedzi nie zawsze prawdziwe, oszukiwanie, samooszukiwanie (R. Trivers)

  • Pozostałe struktury

    • Pytania musimy zadawać inaczej

    • Ważne pojęcie obserwowalności"

• Obserwowalność cechy (zmiennej)

  • Cecha obserwowalna

    • Możliwa do rejestracji

  • Cecha nieobserwowalna:

    • Bezwzględnie (niezaleznie od warunków)

      • Używamy substytutów (surogatów)

    • Względnie

      • Ograniczenia metod/ warunków

      • Położenie, wielkośc, konsystencja wątroby - bez USG (palpacyjnie), obserwowalne tylko dwie pierwsze cechy, konsystencja nieobserwowalna

• Definiowanie zmiennych (jak mierzyć?)

  • Wielkośc ciała: długośc, masa, rozmiary kończyn?

  • Tempo wzrostu: przyrost pędu na wysokośc, liczba pędów, powierzchnia liście?

  • Inteligencja: IQ, szybkość uczenia?

  • Różnorodnośc biotyczna: liczba gatunków?, zróżnicowanie alleli?

  • Surowośc zimy: niskie temperatury, głębokość śniegu, długość zalegania śniegu

  • Dostosowanie (fitness): przeżywalność, liczba partnerów, liczba potomków

• Asymetria zmiennych

  • Zmienna niezależna

    • To co działa (przyczyna, czynnik, bodziec)

    • Powoduje zmiany zmiennej zaleznej

  • Zmienna zalezna

    • To skutek, efekt, odpowiedź

    • Wzrost temperatury - denaturacja białka, rozwój liści

  • Zmienna zalezna jest funkcją zmiennej niezależnej

  • Zmienna zakłócająca

    • Czynnik, nieuwzględniony w badaniu, powiązany ze zmiennymi badanymi

    • Może sugerowac istnienie fałśzywej zaleznosci przyczynowo-skutkowej

    • "bociany przynoszą dzieci" - korelacja między ilością bocianów - a dzietnością ;)

• Skale pomiaru

  • Pomiar

    • Przypisanie cesze (zmiennej) wartości

  • Cztery skale pomiarowe

    • Nominalna (klasyfikacja)

      • Przypisanie kategorii, bez możliwości uporządkowania (płeć, gatunek, prawda/fałsz, sukces/strata)

      • Staramy się w innych skalach

    • Porządkowa (rangowa)

      • Możiwe uszeregowanie pod względem natężenia cechy

      • Niemożliwe ilościowe określenie różnic

      • Oceny w indeksie, według wzrostu

      • Najczęstsze zastosowanie to własnie oceny - nie możemy zmierzyc jaka porcja wiedzy rozumiana, i jaka jest rzeczywista różnica

      • Usiłujemy ludzi uporządkować od słabo do silnie owłosionych itp., ale możemy potem to podzielić na dwie grupy (ciemno i jasnoskórych - nominalna), ale odwrotnie ciężko

    • Przedziałowa (interwałowa)

      • Pomiar w ustalonych jednostkach fizycznych

      • Można wyazić różnice między pomiarami (dozwolone działania algebraiczne, np. masa g, temperatura stopnieC

      • W powyższych dwóch dodawanie, odejmowanie nie ma racji bytu

      • Możemy traktowac jak porządkową, ale nie odwrotnie

      • Możemy zmierzyć o ile ciemniejsze włosy, o ile więcej włosów itp..

    • Ilorazowa

      • Jak przedziałowa, ale niearbitralne zero

      • Można obliczać stosunki

      • (temperatura K)

      • Możemy traktować jak w przedziałowe

• Pomiary

  • Pomiar twary

    • Wyraźny liczbami

  • Pomiar słaby

    • Przyporządkowanie kategorii

• Błąd pomiaru (obserwacji)

  • Nie ma bezbłędnych pomiarów, ważne by umieć to kontrolować - każdy pomiar obarczony błędem

  • Źródła błędów

    • Metoda, niewłaściwa

    • Warunki (wzrost ciśnienia krwi u lekarza)

    • Przyrządy

    • Obserwator

  • Konieczna kalibracja (Porównanie, sprawdzanie)

    • Wszystkich elementów

• Błędy:

  • Błąd losowy (przypadkowy)

    • W różne strony przy kolejnych pomiarach niezawodność

  • Błąd systematyczny (obciążenie pomiaru)

    • Za długie, za ciezkie, za małe itp.

    • Odchylenie w jednym kierunku trafność

  • Statystyka

    • Głównie uwzględnia (szacuje) wpływ błędu losowego

    • Z błędem systematycznym musimy radzic sobie inaczje

• Niezawodnośc a trafność pomiaru

  • Niezawodność (reliability)

    • Czym błąd losowy pomiaru mniejszy, tym pomiar niezawodniejszy

    • Precyzja:

      • jak duże są błędy losowe, liczba miejsc znaczących w wyniku

      • Rozrzut mały i rozrzut duży

    • Wrażliwość:

      • Czy małe zmiany wartości są nieodmienne wykrywalne (sposób ma wtedy dużą wrazliwość) im większa bym bardziej niezawodne

    • Rozdzielczość:

      • Najmniejsza zmiana wartosci, którą można wykryć (duża rozdzielczość - lepsza niezawodność)

    • Powtarzalnośc (odtwarzalność):

      • Na ile powtarzalne są kolejne pomiary

  • Trafność (dokładność) (validity)

    • Czy wyniki nie są wypaczone

    • Dokładność

      • Odzwierciedlanie przez wyniki pomiaru wartości rzeczywistych

    • Specyficzność

      • Na ile mierzy to co powinien i nic ponadto

    • Adekwatność (trafność naukowa)

      • Czy mierzy to, co powienien

  • Strzelanie do tarczy

    • Nieprecyzyjne i niedokładnie (trafianie nie w centrum tarczy i rozrzucone po sporej części tarczy)

    • Precyzyjne lecz niedokładnie (strzelamy dobrze w jeden punkt, ale nie w środek)

    • Nieprecyzyjne lecz dokładne (strzeamy w okolicy środka, ale jest duży rozrzut)

    • Precyzyjne i dokładne (strzelamy elegancko w sam środek)

 

 

 

 

Wykład 7

8 grudnia 2014

10:00

Jak radzić sobie z błędami?

• Kalibracja pomiarów (obserwacji)

  • Kalibracja urządzenia:

    • Kontrola zachowania stałości błędu

    • Okresowe sprawdzanie, powatrzanie pomiarów

      • Pomiar rozumiemy tu bardzo szeroko

      • Przez wszelkie bardzo wyuzdane narządzia pomiarowe musimy sprawdzić czy dają rezultaty

    • Porównanie ze standardem referencyjnym

      • Mamy podawane częstotliwośc referencyjną

      • Możemy porównać ze standardem

    • Legalizacja odważników, liczników prądu, fotoradarów

      • Plombowanie itp.

  • Kalibracja procedury (musimy np. wziąć kawałek tkanki, i kilka razy żeby uzyskać np. hormon do analizy)

    • Sposób ekstrakcji

    • Metody barwienia

      • Możemy raz widzieć raz nie widziec, ale z powodu zestarzenia odczynników

    • Metody hodowli

      • Hodowla tkankowa, albo drobnoustrojów - olbrzymie zmiany przez zmiane warunków

  • Kalibracja obserwatora

    • Kalibracja obserwatorów w zespole jeśli więcej

• Typy pomiarów behawioralnych

  • Latencja (opóźnienie)

    • Zadziałał bodziec - włączyło się światło i ile czasu trwała jego reakcja

  • Częstość (frekwencja): zdarzenia

  • Długośc trwania: stany

    • Jak dłuo zwierzę śpi?

  • Intensywnośc (natężenie)

    • Np. pobierania pokarmu

  • Tempo (zmiana na jednostkę czasu)

    • Jak szybko po sobie nastepuje przejście

  • Pomiary ciągłe czy punkttowe (jak często?)

    • Czy w ciągu minuty czy co minutę?

    • Jak chcemy w sposób ciągły - olbrzymie skupienie uwagi i może prowadzic do błędu

• Cechy obserwatora a niezawodność

  • Umiejętności

    • Wiadomo ze fachowiec zrobi szybciej

    • Np. rozpoznawanie szybkie ptaków przy bserwacjach

  • Kondycja psychofizyczna (zmęczenie)

  • Doświadczenie

    • Spotykanie z wyjątkami od reguły

    • Można brac pod uwagę i dobrze interpretować

    • Wprowadzenie laika w błąd

  • Stopień komplikacji zadania (liczba cech do śledzenia)

    • Jak ktos prowadzi badanie zachowanie i zwierze coś robi, i różne apsekty, co kiedy, gdzie i z kim - wielka lista rzeczy, okaże się że nie sposób tego zaobserwować a także opisać

  • Tempo zmian

    • Nagrywanie obrazu i dźwięku znacznie polepszone w ostatnich latach

    • Przy bezpośrednich obserwacja czym wieksze tempo zmian, tym więcej błędów

• Problemy z percepcją

  • Zmysły człowieka łatwo oszukać

  • Spostrzegamy rzeczy nieistniejące

  • Nie zauważamy wielu zachodzących w rzeczywistości

    • "łże jak naoczny świadek"

    • Prestigatorzy (?)

    • Czy linie są równoległe

  • Złudzenie optyczne

    • "wszystko co widzimy, może być postrzegane w inny sposób. Dlatego pytam siebie; czy wszystko na co patrzymy nie jest iluzją?" Sandro del Prete

• Wpływ obecnosci obserwatora

  • Pomijalny w badaniach biochemicznych/muzealnych

  • Może zniekształcac wyniki badań żywych zwierząt

  • Efekt "placebo"

    • Nie powinno dawać efektu fizjologicznego

    • Daje się części pacjentów

  • Nieświadome wypaczanie wyników

    • "mądry Hans" - koń który "liczył"

    • To co koń potrafił to dokonale obserwować osobę

    • Przestawał stukać kopytem po 20 nie potrafił liczyć

  • Jak sobie radzimy? - Ślepe próby

    • Ślepa próba

      • Utrzymanie osób przyjmujących lek w nieświadomości, co do tego czy przyjmują lek czy placebo

      • Substancja lub działanie (np. operacja) obojętne leczniczo

      • Wykluczanie efektu oczekiwania u osób, na których sprawdza się działanie substancji

    • Podwójna ślepa próba

      • Ani uczesnicy ani eksperymentatorzy nie wiedzą, czy dostają lek, a czy placebo (nie wiedzą czego oczekiwać!)

      • Wykluczenie możliwosci nieświadomego wpłynięcia na osoby badane przez eksperymentatora

• Niezawodnośc obserwatora a zespołu

  • Powtarzalnośc wyników tej samej osoby (niezmienne metody i warunki obserwacji)

  • Praca zespołowa: konieczna kalibracja

  • Zgodnośc międzyosobnicza

    • Zbieżnośc pomiarów odkonanych jednoczesnie, niezależnie przez wielu obserwatorów

    • Liczenie płetw - kilka osób iu wielu okazów

    • Problem rozkłąda się na grupe kontrolną

    • Porównanie wyników różnych obserwatorów

      • Brak różnic systematycznych?

      • Różnice w akceptowanych zakresie?

  • Zbieżnośc wyników konieczna dla niezawodności

  • To samo dotyczy użycia róznych przyrządów, procedur, programów komputerowych

    • Różne algorytmy, odmienne wyniki: 0,0004 - 1,3139 (setki tysięcy razy)

    • Niezaleznie kilka systemów komputerowych

• Wybór metod (narzędzi) pomiaru

  • Nie zawsze wybór najdroższego sprzętu, to muszą być lepsze

  • Metoda podporządkowana odpowiedzi na pytanie

    • Do 6 miejsca po przecinku przy ważeniu słonia jest bezsensowne

  • Nie ma złych narzędzi, są tylko nieadekwatnie użyte

    • Nie ma bokserów odpornych na ciosy. Są tylko źle trafieni (J. Kulej, dwukrotny złoty medalista olimpijski)

  • Metody wystarczające, lecz nie nadmiarowe

    • Wyuzdane przyrządy, tylko dlatego że go mamy - niekonieczne używamy!

  • Lepiej uzyskać przybliżoną odpowiedź na właściwe pytanie nż perfekcyjną na źle zadane pytanie - John Lawton (ekolog)

• Uogólnianie: próby i populacje

  • Często zdarza się, że mamy do czynienia z fragmentem badania większej całosci

  • Ten który badamy to próba

  • Chcemy uogólnić na większa grupę

  • Zawsze chcemy uogólniac (ekstrapolowac, generalizować) wyniki obserwacji na większą całośc

  • Wnioskować o cechach całosci (populacji) z obserwacji jej fragmentów (prób)

  • Ekstapolacja poza zakres/zasięg mierzonych warunków nieuzasadniona

    • Musimy ustalić o czym mamy mówić - mieszkańcy Polski/Wrocławia itp..

  • Jak tedo prawidłowo dokonać?

    • Konieczne :

      • Zdefiniowane obszaru (zakresu) uogólniania

      • Wybór i obserwacje reprezentatywnych prób

• Populacje - różne znaczenia

  • Genetyka

    • Dem - grupa osobników mogących się ze sobą swobodnie krzyżować

  • Ekologia

    • Grupa osobników jednego gatunku, żyjących na jednym obszarze

    • Wilki w Karpatach

    • Szczupaki w J. Śniardwy

  • Statystyka

    • Zbiór pomiarów na temat których wyciąga się wnioski

    • Masa ciała wilków

    • Długość wkrętów w siedzeniach na DSW

    • To nie są organizmy tylko pomiary! Zbiór pomiarów nazywamy populacją statystyczna

  • Populacja biologiczna może być opisowania wieloma populacjami statystycznymi np. masa ciała, wiek, płeć, licza promieni w płetwie grzbietowej

• Reprezentatywnośc prób

  • Jak uniknąć błędów systematycznych (wypaczonych wyników)?

    • Randomizacja

      • "święty grall statystyki"

      • Losowy wybór próbek

      • Często tak bywa, ale nie zawsze jest to dobre

      • Preferowanie przez statystyków (elegantsze)

      • Nie zawsze najskutecnziejsze

      • Wybór losowy jedynie środkiem uzyskania reprezentatywnośc

  • Jak zmniejszyć błędy losowe?

    • Replikacja

      • Powtarzanie, pobieranie wielu próbek

  • Dobry projekt:

    • Unika błędów systematycznych i minimalizuje losowe

• Metody wyboru (losowania)

  • Zapewnienie reprezentatywności (próby nieobciążone)

  • Wybór losowy (randomizacja)

    • Numerujemy potencjalne obiekty (np. nr PESEL) - losujemy obiekty do obserwacji

    • Losowo wyznaczamy punkt (obszar) przestrzeni w którym przeprowadzimy/ od którego rozpoczniemy obserwacje (np. jednostki administracyjne), albo arbitralnie pooznaczać kwadratu i wylosowac kwadratu w których rozpoczniemy obserwacje

  • Wybór warstwowy

    • Populację dzielimy na grupy (warstwy) z których losowo wybieramy obiekty do obserwacji

    • Np. 20 samic i 20 samców

  • Wybór systematyczny

    • Niezalecany

    • Co któryś element (osobnik) np. co 10 wybrany do obserwacji

    • Jeżeli coś się powtarza, zmienia z taką samą amplitudą - będziemy mieli że co 10 inny od reszty np.

    • Jeśli coś niezbadanego (czynnik zakłócający) zmienia się okresowo (np. bruzdy na polu) możliwe błędne wnioski

• Niezależnośc prób (uniknięcie obciążeń)

  • Wybów jednego obiektu (jednostki) do badań nie może wpływac na wybór innego obiketu

  • Informacja o cechach jednego obiektu nie pomaga przewidzieć właściwości kolejnego obiektu (brak współzależnosci miedzy obiektami)

  • Jak jeden wybierzemy i nastepny, to co wiemu o pierwszym nie daje możliwosci wiedzy o drugim (np. pomiar masy ciała)

  • Wszystki kominacje obiektór mają jednakowa szansę wyboru do badań

  • Wybór losowy (próba losowa, randomizajca) sposobem zapewnienia niezaleznosci elementów wpróbie

    • Preferowany przez statystków

    • Nie zawsze zapewnia niezaleznośc

• Wielkośc próby

  • Ile musimy dokonac pomiarów by móc ekstrapolować

  • Liczba niezależnych obiektów (pomiarów) w próbie

  • Większe:

    • Lepsze oszacowanie wartości

    • Wieksze nakłady czasu i kosztów

    • Tym większe próby im większa zmienność

      • Jeśli zmiennośc tego co badamy jest bardzo niewielka (np. liczba kończyn u ludzi) niwielka próa wystarczy by dobrze oszacować

      • Np. siła wiatru (od zerowego do huraganu) - małepróby nie dadzą uogólniających wyników - drugi skraj

  • Zbyt małe:

    • Nie można wykryć zalezności (różnic) - jeśli będę próby za małe, to mimo istnienia różnicy nie wykryjemy jej (szum) bo nakryją nam się

  • Kompromis między kosztami a precyzją

    • Nakład czasu, pracy itp..

  • Około 30 obiektów zwykle rozsądnym rozwiązaniem

  • Około 1000 respondentów - badania opinii publiczne

    • Próba w miarę rzetelna

• Pseudoreplikacja

  • Replikacja - powtarzanie pomiarów, mamy niezalezne próby - ani bardziej w jedną ani w druga stroę

  • Jak się nie narobić i zarobić?

  • Łamiemy zasade niezależnosci i próbujemy zwiększyc próbe na papierze

  • Potraktowanie powtarzanych pomiarów jako niezaleznych obserwacji!

    • Kazanie przejśc tyle samo kroków o 10 osobników, każdy 10 razy przeszedł, i mamy 100 pomiarów, ale tak naprawdę 10 elementów :/

  • "Zwiększenie" wielkości próby bez zmiany liczby niezaleznych obiektów

• Replikacja - kilka sposóbów

  • t = czas, r = pomiar

    • Zewnętrzna (próbki pobane w różnym czasie) np. stężenie fosforu w jeziorze i mamy jedną łodź do pobierania prób, nie możemy jednoczesniej więc jeden raz i nastepne w różnym czasie

      • Tego typu nie jest sposobem zaliczanym - tonący brzytwem się chwyta

    • Wewnętrzna (poróbki pobrane w różnych miejscach jednocześnie)

      • Z jeziora z różnych miejsc pobieramy

    • Podpróbkowanie

      • Pomiary na cześciach próbki

      • Pobieralismy z rożnych czesci, pomieszaliśmy potem i pobieramy próbki 3 razy z pomieszanego

      • Dobre jak chcemy skalibrowac metodę

    • Pomiary powtarzane

      • Ten sam obiekt w różnym czasie

      • Sprawdzamy jak się zmienia np. zachowanie, masa ciała, w czasie

      • To są z jednej strony badania ontogenetyczne (rozwój organizmu przez stadia), albo bardzo często jeśli badamy zaleznosci środowiskowe - badania sukcesji ekologicznej

• Ograniczenia statystyki

  • Ekstrapolacja wyników uprawniona tylko na populację (statystyczną)z której pochodziły próby

    • Jak się używa niemądrze, to więcej głupot pokażemy

    • Jeśli chcemy uogólniac na Polske, a wszytkie pomiary we Wrocławiu no to debilne

    • Często chcemu uogólniać szerzej (poza te populację)

    • Trzykrotne doświadczenie laboratoryjne, ta sama linia komórkowa, te same bufory, te same przyrządy i badacze

    • Można wioskować jakie byłyby wyniki dowąidczenia powtórzonych nieskonczenie razy w tych samych warunkach!

  • Eksptrepolacja na inne warunki

    • Inna linia komórka, świeży buor, inny bufor, inny obserwator, inne przyrządy pomiarowe

    • Nieuzasadniona (statystycznie)

  • Wnioskoanie statystyczne nie pomoże, koieczna wiedza biologiczna!!

 

 

Doświadczenia

• Eksperyment (doświadczenie)

  • Ingerencja badacza w procesy i analiza skutków tej ingerencji

  • Obiektowi (om) dostarcza się bodźców i obserwuje się reakcje na bodźce

  • W warunkach umozliwiających kontrolę innych istotnych czynników (potencjalnych przyczyn)

• Zasady planowania doświadczeń

  • Stratyfikacja

    • Warstwowy wybór

    • Co najmniej dwie warstwy - dwa rodzaje obiektów

      • Grupa (y) eksperymentalne

      • Grupa (y) kontrolne

    • Wcześniej mogła być, ale nie musiała, w przypadku eksperymentalnej MUSI BYĆ co najmniej dwie grupy

  • Randomizacja

    • Losowe przydzielanie obiektów do prób doświadczalnych i kontrolnych

  • Replikacja

    • Powtarzanie zabiegów

    • Grupa ekesperymentalna i kontrolne równo liczne

• Rozmieszczenie obiektów eksperymentalnych i kontrolnych

  • Losowe

    • Przydzielamy, wybiersamy losowe eksperymentalne i kontrolne

  • Bloki losowe

    • Stawiamy w bloku, parami

    • Mamy jednocześniej różniące się masą ciała, ustawiamy według najcieższego, i parami dobieamy

  • Układ systematyczny

    • Nie poleca się

    • Bierzemy co drugą szalkę itp.

  • Nieprawidłowe metody

    • Zgrupowanie przestrzenne

      • Niezalecane

      • W jednej czesni labu eksperymentalne a drugim kontrolne

    • W różnych pomieszczeniach

      • Jeszcze gorzej

    • Inaczej zasilane

      • Bitch please

• Grupy kontrolne

  • Standardowa

    • Nie poddawana żadnych zabiegom doświadczalnym

  • "proceduralna"

    • Poddana tym samym zabiegom, co eksperymentalna, bez zastosowywania czynnika eksperymentalnego

    • Podajemy substancje np. wpływ hormonu, podajemy hormon w zastrzykach

    • Samo to, że myszy trzeba złapać może mieć wpływ na zachowanie - mamy grupe standardową, ale druga grupa i dajemy zastrzyki, ale zamiast zastrzyów z substancją to dajemy sól fizjologiczną

    • Więc całe procedura z łapaniem i stresem z tym związanym są również wzięte pod uwagę!!!

  • Efekt eksperymentu krótkotrwały i odwracalny

    • Można powtórzyć, zamieniając grupy kontrolne z doświadczalnymi

  • Jeśli czynnik działa za każdym razem efekt w grupie eksperymentalny

  • Obiekt doświadczenia swą własną kontrolą

    • Dwukrotnie obserwacje: bez i po zastosowaniu bodźca

    • Wynik: różnica między pomiarami

    • Wazna kolejnosc pomiarów

• Doświadczenia a obserwacje

  • Procedury wyboru reprezenttywnych prób bardzo podobne - wybór próby tak samo ważne!!

  • Możliwość porównać między grupami

  • Odmienne pochodzenie zrożnicowania

    • Doświadczenie: badacz

    • Obserwacja: zmiennośc naturalna