科学的な努力における正確さと精度の重要性

概要

この記事では、ウィリアム・テルと彼の有名なリンゴ射撃の物語を通じて正確さと精度の違いを探求します。我々は、正確さと精度が多くの科学的な努力において重要であり、エンジニアや研究者が高度な確実性を持って微視的なレベルで正確さを必要とすることを論じます。また、NASAの着陸楕円が年々大幅に縮小しており、以前は着陸不可能だった火星の特定の場所を目標にすることができるようになったことについても掘り下げます。

ウィリアム・テルの物語

ウィリアム・テルの伝説は、腐敗した領主によって残酷な挑戦に迫られた射手の物語です。ウィリアムの息子は、彼がリンゴを撃ち落とせなければ処刑されることになりました。ウィリアムは成功しますが、物語の2つのバリエーションを想像してみましょう。

最初のバリエーションでは、領主は盗賊を雇ってウィリアムの信頼できるクロスボウを盗ませ、彼は農夫から劣ったものを借りることを余儀なくされます。しかし、借りたクロスボウは完全に調整されておらず、ウィリアムが練習したところ、的の真下にタイトなグループができてしまいます。幸い、彼は間に合う前に修正する時間がありました。

2つ目のバリエーションでは、挑戦の長い時間の間にウィリアムは自分の腕の震えに自信を失い始めます。彼の練習射撃はまだリンゴの周りに集まっていますが、ランダムなパターンで集まっています。時々、彼はリンゴを当てますが、揺れがあるため、特定のショットで的中するという保証はありません。彼は神経質な手を落ち着かせ、彼の狙いの確実性を回復して彼の息子を救わなければなりません。

正確さと精度

これらのバリエーションの核心にあるのは、しばしば同じ意味で使われる2つの用語、正確さと精度です。2つの違いは実際には多くの科学的な努力にとって重要です。正確さは、正しい結果にどの程度近づけるかに関係しています。正確さは、正しくキャリブレーションされたツールを使用し、熟練したトレーニングを受けることで向上します。

一方、精度は、同じ方法を使用してその結果をどの程度一貫して得られるかに関係しています。精度は、より細かく分割されたツールを使用することで向上し、推定が少なくて済むようになります。盗まれたクロスボウの物語は、正確さがなく精度だけがあるものでした。ウィリアムは毎回同じ間違った結果を得ました。手の震えのあるバリエーションは、正確さがあるが精度がないものでした。ウィリアムのボルトは正しい結果の周りに集まっていましたが、どのショットでも的中するという確実性はありませんでした。

科学的な努力における正確さと精度の重要性

日常的なタスクでは、正確さや精度が低くても問題ないことがありますが、エンジニアや研究者はしばしば微視的なレベルで高い確実性を持って正確さを必要とします。工場や研究所は、より良い装置やより詳細な手順によって精度を向上させます。これらの改善は高価なため、マネージャーは各プロジェクトに対する許容できる不確実性を決定する必要があります。

しかし、精度への投資は、以前は不可能だったことを超えることができます。それは火星までです。NASAは、彼らのプローブが他の惑星に着陸する場所を正確に知らないことに驚くかもしれません。着陸場所を予測するには、正確な答えを持たない測定によって計算を行う必要があります。コンピュータシミュレータは、すべての変数の値を混ぜ合わせて、数千の異なる着陸シナリオを実行します。すべての可能性を考慮して、コンピュータは着陸楕円の形で潜在的な着地箇所を出力します。