892

логических процессов является воздействие на них некоторых множественных факторов. В этом случае при испытаниях могут возникнуть дополнительные вопросы, такие как оценка влияния того или иного фактора на общий результат, соотношении факторов, обеспечивающих оптимальность процесса и т.д.

Одним из наиболее совершенных современных методов обработки результатов испытаний, позволяющих оценить вклад фактора в исследуемый процесс, является дисперсионный анализ, который был разработан и введен в практику английским ученым Р.А. Фишером.

При дисперсионном анализе устанавливают долю суммарной дисперсии, которую вносит каждый из факторов и проверяют гипотезу о существенности влияния каждого из них на конечный результат.

Общая дисперсия, характеризующая изменчивость некоторой изучаемой величины, определяется влиянием как вполне определенных, логически значимых факторов, так и большого количества незначимых, с нашей точки зрения, или неизвестных факторов.

Основная идея дисперсионного анализа (analysis of variance – ANOVA) состоит в сравнении факторной дисперсии, порождаемой воздействием фактора и остаточной дисперсии, обусловленной случайными не учитываемыми и неизвестными причинами [56].

Если различие между этими значимо, то фактор оказывает существенное влияние на изучаемую величину, а если нет, то влияние фактора можно считать побочным, остаточным, так называемым «шумовым воздействием».

Для вычисления оценки дисперсии, прежде всего, должна быть вычислена сумма квадратов отклонений отдельных измерений от среднего значения х:

i 1

так как

D nQ 1 ,

где n - 1 – число степеней свободы.

В теории вероятностей доказывается, что при совместном влиянии системы независимых случайных величин общая сумма квадратов отклонений образуется в виде суммы квадратов отклонений отдельных составляющих.

Если, например, обрабатывается опыт, зависящий от факторов А и В, то общая сумма квадратов может быть представлена как

где QR – остаточная сумма квадратов отклонений.

В случае, когда фактор А имеет p уровней, а В – q уровней, то общее число измерений составит n = pq. Число степеней свободы для каждой суммы квадратов QA, QB и QR составит, соответственно, p-1, q-1 и (p-1)(q-1),

241

так как n-1=(p-1)+(q-1)=(p-1)(q-1)+pp-p-q+1=pq-1. Но уже было отмечено,

что pq = n.

После вычисления QA, QB и QR их делят на соответствующие им степени свободы и получают, тем самым, значения дисперсий DA, DB и DR:

Эти значения дисперсий и используют для оценки значимости действия изучаемых факторов.

Для этого вычисляют значения критерия Фишера, например,

Затем находят табличное, критическое значение Fтабл. по принятому

уровню значимости (скорее всего 5% или даже 10%). Если FA < Fтабл., то нулевая гипотеза отвергается, т.е. влияние данного фактора можно считать

существенным.

В качестве примера может быть исследование износа шин автомоби-

ля.

Четыре марки шин (А, Б, В, Г) установлены на четырех автомобилях. Поскольку износ зависит от состояния автомобиля и особенностей водителя, то при испытаниях было решено использовать план латинского квадрата с тем, чтобы каждая шина побывала на каждом автомобиле одина-

ковое число раз (в данном случае по одному).

Для ответа на вопрос, удалось ли за счет этого исключить влияние фактора «автомобиль» на характеристику износа шин может быть проведен дисперсионный анализ, определяющий значимость всех факторов.

После пробега 40 тыс. км износ шин замерен, и результаты занесены в таблицу 7.13.

Общее число измерений n = p q = 4 4 = 16, где р – число уровней факторов марки шин; q – число уровней фактора автомобиль.

242

Общее среднее износа шин:

Сумма квадратов отклонений всех наблюдаемых значений от их общего среднего значения равна:

gi h i

14 12 2 14 12 2 12 12 2 11 12 2 13 12 2

13 12 2 10 12 2 11 12 2 13 12 2 8 12 2

9 12 2 9 12 2 25 4 0 1 4 4 0 1 1 1

4 1 1 16 9 9 81.

Сумма квадратов отклонений средних значений по группам (А- шина):

h 1

4 4 0,56 0,06 5,06 4 * 9,68 38,72.

Остаточная сумма квадратов:

QR Q Qш Qав т 81 30,52 38,72 11,76 .

Числа степеней свободы:

K = n – 1= 16 – 1= 15 (для суммы Q); Кш = q – 1= 4 – 1= 3 (для суммы Qш); Кавт = P – 1= 4 – 1= 3 (для суммы Qавт).

Остаточная сумма КR = (P - 1)(q - 1) = 3 3 = 9 (для остаточной суммы QR). Несмещенные оценки дисперсий:

Значения F-критериев для соответствующих значений дисперсий окажутся равными:

243

Fш Dш 12,24 19,74 ,

DR 0,62

стабличным для 5%-ого уровня риска, числа степеней свободы Кш=3

иКR=9, значение Fкр=3,86, а при 1% уровне риска Fкр=6,99.

Поскольку Fш > Fкр, то фактор влияния марок шин на износ следует признать существенным.

Значение F-критерия для определения значимости влияния «автомобилей» будет равен:

Fав т Dав т 12,9 20,81,

DR 0,62

при критическом значении Fкр=3,86 для уровня риска 5% и 6,99 – для уровня риска 1%.

Таким образом, Fавт > Fкр, значит влияние автомобилей на износ шин существенно.

Кстати заметить, что существенность влияния автомобилей на износ шин для испытателя указывает лишь на несовершенство планирования опыта. В плане эксперимента некоторые меры снижения такой зависимости предусмотрены.

Каждая шина испытана на каждом автомобиле одинаковое число раз. Влияние автомобиля может проявиться в том, что эта шина может оказаться на передних или задних, правых или левых колесах. Для снижения зависимости износа от фактора – (автомобили) можно ввести требование периодической перестановки колес.

7.6. Метод наименьших квадратов

К вопросам, связанным с обработкой опытов и оценками точности полученных результатов, очень близко примыкает вопрос о сглаживании экспериментальных зависимостей, выбора аппроксимирующих зависимостей, определении коэффициентов функционально связанных величин, если они определяются на основе эксперимента.

Пусть имеются результаты n независимых опытов, оформленные в виде простой статистической таблицы или нанесены на график. Из теоретических или иных соображений выбран принципиальный вид зависимости y f (x) . Данная функция обычно содержит ряд числовых параметров,

например а, b, с. Требуется так выбрать эти параметры, чтобы кривая y f (x) наилучшим образом изображала зависимость, полученную в опы-

те.

В теории вероятностей [38] доказывается, что наиболее вероятными значениями коэффициентов окажутся те из них, которые приведут к минимальной величине сумму квадратов отклонений экспериментальных значений от расчетных.

Отсюда и название – метод наименьших квадратов.

Если функцию y записать зависящей не только от аргумента х, но и от коэффициентов а, b, с, то получится:

244

у f (x,а,b,с,...).

Если величину у заменить на приближенно найденное из опыта значение и вычесть из этой величины правую (расчетную) часть, то в результате получится некоторая ошибка (невязка) i.

После возведения этих разностей в квадрат и суммирование по всем опытам, можно получить:

Чтобы найти значения а, b, и с, при которых правая часть минимизируется, необходимо взять частные производные по а, b, с, приравнять их к нулю, составить систему уравнений и решить ее:

В качестве примера можно рассмотреть задачу определения коэффициентов рациональной формулы В.П. Горячкина.

Силу, необходимую для перемещения плуга, В.П. Горячкин представил как

Р Р1 Р2 Р3 ,

где Р1 – сила, необходимая для «перетаскивания» плуга; Р2 – сила, необходимая для крошения пласта;

Р3 – сила, необходимая для отбрасывания пласта в сторону вспаханного поля.

После значительной идеализации процесса и использования закономерностей физики, сопротивления материалов и динамики найдено:

Р1 fG; P2 k a b ; P3 ab V 2 ,

где f – коэффициент «перетаскивания» плуга; k – коэффициент крошения пласта;

ε – скоростной коэффициент; G – вес плуга;

а – глубина вспашки;

b – ширина захвата плуга;

V – скорость движения агрегата.

В полном виде силу, необходимую для перемещения плуга во время пахоты, можно представить как:

Р fG k a b ab V 2 .

Во время эксперимента параметры P, G, a, b и V могут быть зафиксированы.

245

Определению подлежат коэффициенты f, k и ε.

Составляющую Р1 В.П. Горячкин предложил определить предварительно путем протаскивания плуга по открытой борозде, так что коэффици-

P

ент f может быть найден как f G1 .

Если все экспериментально найденные величины перенести в левую часть уравнения, то получится:

Разность между левой (экспериментальной) и правой (расчетной) частью уравнения составит δ:

После возведения в квадрат и суммирования по n опытам получится:

После некоторых простых преобразований систему можно привести к виду:

Полученная система уравнений может быть решена методом Крамера:

Опыты по динамометрированию плуга ПЛН-4-35 проведены студентами на опытном поле учхоза «Липовая гора» Пермской ГСХА. Количество измерений n в каждом из вариантов – 20.

В таблицу записи и обработки опытных данных (табл. 7.14) в названном примере помещены только первые четыре измерения всех параметров, чтобы сократить достаточно громоздкие вычисления, но сохранить методику расчетов.

246

Таблица 7.14

Результаты опытов, проведенных для определения коэффициентов рациональной формулы В.П. Горячкина

Последующие расчеты на ЭВМ проведены для всех 20 измерений. Результаты вычислений следующие:

Результаты, определенные при расчете на ЭВМ по программе РАЦФОР (RACFOR) по всем 20 измерениям, оказались следующими:

f = 0,502; k = 1996,30 кг/м2; ε = 150,126 кгс2/м4, что характерно для легких почв.

При расчетах на ЭВМ коэффициент f определен так же, как и остальные, т.е. взята частная производная по f , составлено третье уравнение для системы и решено аналогично предыдущим.

247

8.0. Защита приоритета исследований и связанных с ними объектами интеллектуальной собственности

Вобщественном производстве необходимо выделить два взаимосвязанных элемента – это собственно процесс производства и его результат – товары.

Технологии или способы производства являются результатом творческой деятельности ученых и изобретателей, конструкторов и инженеров. Именно их творчество лежит в основе изобретений, которые воплощаются

вновых товарах и новых способах их производства. Без результатов творческого труда общество не может развиваться, поскольку именно творческий труд является основой и средством промышленного и общественного развития.

Вусловиях современной рыночной экономики исключительное значение придается регистрации интеллектуальной собственности, поскольку права на объекты промышленного права возникают с момента их регистрации и получения охранных документов [57].

Исключительную важность составляют многие произведения лите-

ратуры, науки и искусства, поскольку они являются основными носителя-

ми знания и культуры. Знания отражены, прежде всего, в научных и науч- но-технических произведениях, а также в заявочной и патентной документации.

Объектам интеллектуальной собственности в настоящее время придается торговый аспект. Например, одним из условий вступления во Всемирную торговую организацию (ВТО) является обеспечение защиты прав интеллектуальной собственности. При этом необходимо учитывать, что ряд западных стран обладает исключительным интеллектуальным потенциалом. Во всяком случае, об этом говорит ряд исследований, призванных показать, что доля «индустрии авторского права» или «индустрии культуры»

вваловом внутреннем продукте некоторых стран превышает теперь вклад любой иной отрасли общественного производства.

Вто же время непрерывно ужесточаются меры с контрафактной «пиратской» продукцией.

Система интеллектуальной собственности перестала быть «спокойной» отраслью права. Сейчас, когда эта система глобализована в интересах экономически развитых стран, она превращается в мощное средство международной торговли и политико-экономического давления.

Всоответствии с международными нормами интеллектуальное право включает:

- личное неимущественное право (авторство, защита репутации авто-

ра);

- исключительное право (имущественное, т.е. право на использование объекта интеллектуальной собственности).

Моральные или личные неимущественные права авторов стали признаваться естественным образом с появлением письменности.

Что касается экономических или исключительных прав авторов, то

248

они стали признаваться после изобретения И. Гуттенбергом в 1440 г. печатной технологии.

Считается, что исключительное авторское право возникло 3 января

1491 г., когда была выдана первая привилегия на книгу «Phoenix», автором которой был юрисконсульт Петр из Равенны, в которой «повелевается, чтобы никто не осмеливался в городе Венеции и во всех подвластных нам славных владениях печатать или продавать напечатанные экземпляры сказанного сочинения».

Вслучае нарушения запрета к нарушителям предусматривались меры наказания: конфискация всех экземпляров книг и штраф за каждый экземпляр.

ВРоссии первые положения об авторском праве возникли в 1828 г. С 1887 г. нормы авторского права входили в свод законов Российской империи, которые защищали произведения науки, словесности, художественной

илитературной собственности.

В1918 г., в соответствии с Декретом СНК «О научных, литературных, музыкальных и художественных произведениях», права авторов могли быть ограничены, так как любое произведение могло быть признано «достоянием республики».

Интересно отметить и тот факт, что в восточных странах также существовали традиции и подходы к результатам творчества. Там важно было «что сказано», а не «кем сделано» в произведениях.

Первый закон об авторском праве был принят в Китае лишь в 1991 г. Новым, современным этапом законодательства об авторском праве

явилось вступление в силу ряда законов Российской Федерации.

С 2008 г. правоотношения в сфере авторского права регулируются частью четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации.

8.1. Объекты интеллектуальной собственности

Объектами интеллектуальной собственности считаются результаты творческой и интеллектуальной деятельности, которым предоставляется правовая охрана.

В соответствии с современными представлениями, интеллектуальная собственность включает в себя:

-объекты авторского права и смежных прав;

-объекты патентного права;

-маркетинговые обозначения.

Часто объекты патентного и маркетингового обозначения объединя-

ют понятием «промышленная собственность».

К объектам авторского права, прежде всего, относят:

-научные произведения – это письменные произведения научной, научно-технической, научно-популярной, учебной направленности, воплощенные на материальном носителе (монографии, диссертации, отчеты, учебники, справочники, статьи в научных журналах и т.д.);

-научно-технические произведения – это книги, брошюры, статьи,

249

технические руководства, промышленные каталоги, справочники, норма- тивно-техническая документация, отчеты по научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, депонированные рукописи, переводы научно-технической литературы, заявки, подаваемые в патентные ведомства на выдачу охранных документов.

Кобъектам патентного права относят: - изобретения; - полезные модели;

- промышленные образцы.

Кобъектам маркетинговых обозначений причисляют: - фирменные наименования; - товарные знаки и знаки обслуживания;

- наименование места происхождения товара; - коммерческие обозначения.

Наиболее доступным способом защиты научной работы (особенно

студенческой, аспирантской) является публикация в научно-технических журналах и сборниках научных работ молодых ученых, издающихся практически во всех вузах, как правило, по материалам ежегодных научных конференций.

Требования к оформлению работ, направляемых в журналы, публикуются в соответствующих журналах, а с требованиями к публикациям в сборниках трудов можно ознакомиться на кафедрах или непосредственно в издательствах.

Научные публикации, как уже было отмечено ранее, не дают исключительных, экономических прав, но тем не менее влияют на возможность аспирантской подготовки у студентов, защиты диссертаций (у аспирантов и докторантов) участие в конкурсах претендентов на те или иные должности в учебных и научных организациях.

Разумеется, если научная работа содержит элементы, попадающие в разряд промышленной собственности, то требуется иной уровень защиты, в частности, подача заявки в федеральный орган исполнительной власти на получение патента.

Среди объектов патентного права особое внимание уделяется изобретениям – важнейшим результатам творческой деятельности.

Изобретения от первого – каменного рубила, до современных компьютерных, нано- и пикотехнологий кардинально меняли условия жизни человека, позволяли создавать новые товары, изменили способы производства.

Недаром говорят, что история человечества – это история изобрете-

ний.

Разумеется, прежде чем говорить о правовой защите, необходимо отметить и обсудить основные требования, предъявляемые к изобретениям.

Основным свойством, характерным для изобретения, подавляющее большинство опрашиваемых людей, считают новизну.

Во всяком случае, никто не отрицает, что изобретение обязано быть новым, а порой добавляют – и уникальным.

250