Atividades Científica

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Descrição das várias atividades relacionadas a pesquisa científica.

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Atividades Científica

  1. 1. Metodologia  da  Pesquisa  Cien1fica   Aula  04:  A8vidades  Cien1ficas   Professor:  Alexandre  Duarte   Web:  h5p://alexandre.ci.ufpb.br/ensino/mpc  
  2. 2. Em  um  sábado...   •  Um  pesquisador  na  Inglaterra  inicia  uma  série   de  experimentos  que  alterarão  nosso   entendimento  sobre  a  composição  da  matéria   •  10  dias  depois,  em  17  de  Fevereiro,  começa   uma  nova  era  na  Física...   •  Tudo  que  se  conhecia  até  17  de  Fevereiro   agora  passa  a  ser  “a  pré-­‐história  da  Psica”  e  o   que  se  descobrir  a  parRr  dai  será  a  “história  da   Psica”  
  3. 3. Chadwick  e  o  Neutron   •  18  de  Janeiro:    Curie  e  Joliot  relatam  a  emissão  de   prótons  a  parRr  de  um    bombardeamento  de  raios   gama   •  5  de  Fevereiro:    Chadwick  lê  o  relatório  publicado  por   Curie  e  Joliot   •  7  de  Fevereiro:    Chadwick  inicia  seus  experimentos   •  17  de  Fevereiro:    Chadwick  submete  um  arRgo  para   Nature   •  Chadwick  recebe  o  Prêmio  Nobel  de  Física  3  anos   depois!  
  4. 4. Chadwick  e  o  Neutron   •  Conjecturado  por  Rutherford  em  1920   •  Experimentos  realizados  por  Curie  e  Joliot   •  Publicação  de  relatório  com  resultados   experimentais   •  Experimentos  adicionais  realizados  por  Chadwick   •  Uso  da  teoria  existente  para  idenRficar  uma   anomalia  nas  observações   •  IdenRficação  de  uma  falha  na  teoria  existente   •  Proposição  de  uma  nova  teoria  (hipótese   existencial)  para  explicar  os  resultados   experimentais    
  5. 5. Em  que  você  gasta  a  maior  parte  do   seu  tempo  quando  está  fazendo   pesquisa  ?  
  6. 6. Mas  isso  não  é  tudo   •  Revisar  a  literatura   •  Obter  recursos   •  Construir  infraestrutura  (soiware,   laboratório,  etc)   •  Formar  estudantes   •  Estabelecer  relações  profissionais   •  Revisar  arRgos  
  7. 7. Construa  um  algoritmo  ou  sistema   •  Muito  do  que  achamos  ser  “fazer  ciência  da   computação”  trata-­‐se,  na  verdade,  de   construir  a  infraestrutura  para  podermos  fazer   ciência  da  computação   •  Exemplos  incluem   – Compiladores   – Protocolos  de  rede   – Algoritmos  de  aprendizagem  de  máquina   – ...  
  8. 8. Elabore  uma  questão  de  pesquisa     •  IdenRfique  uma  questão  de  pesquisa  sobre  a  qual   uma  hipótese  possa  ser  formulada   •  Estas  hipóteses  geralmente  versão  sobre   –  Algoritmos   –  Tarefas   –  Ambientes   •  Enquanto  as  questões  abordam   –  Elementos  individuais     –  Como  a  mudança  em  um  elemento  afeta  outro   –  Comparação  de  dois  ou  mais  elementos  em  relação  a   algo  constante  
  9. 9. Estabeleça  uma  conjectura   •  Formule  uma  hipótese  ou  tente  prever  o   resultado  de  um  experimento   •  Tipos  de  hipóteses   –  Simples  (2  variáveis)  x  Complexas  (n  variáveis)   –  AssociaRva  x  Causal   •  Baixos  níveis  de  X  (VI)  estão  associadas  a  um  aumento  em  Y   (VD)   •  Uma  diminuição  no  nível  de  X  (VI)  causa  um  aumento  em  Y   (VD)   •  É  sempre  melhor  ter  múlRplas  hipóteses  para   explicar  uma  única  observação    
  10. 10. Estabeleça  uma  conjectura   •  O  que  é  uma  boa  conjectura  ?   – Falsifiable   – Importante,  caso  seja  verdade   – Consistente  com  observações  existentes   – Algo  não-­‐trivialmente  verdadeiro   •  Exemplos   – Estrutura  do  DNA   – Tabela  periódica  de  Medeleev  
  11. 11. Estabeleça  uma  conjectura   •  Dimitri  Medeleev   •  Previu  a  existência  e   propriedades  de  quatro   elementos  previamente   desconhecidos   –  Gallium   –  Scandium   –  TechneRum   –  Germanium    
  12. 12. Colete  dados   •  Observações  “naturalistas”   – Desempenho  de  um  roteador  em  uma  rede  real   •  Observações  selecionadas  cuidadosamente   – Projeto  quasi-­‐experimental   •  Experimentos   •  Conjuntos  de  experimentos  previamente   publicados   – Meta-­‐análise  
  13. 13. IdenRfique  relacionamentos  entre  as   variáveis     •  Base  para  hipóteses  associaRvas  e  causais   •  Muitas  variações   –   A  mais  comum  é  relacionar  duas  variáveis   conrnuas     – Relacionamentos  não-­‐lineares   – Mais  de  duas  variáveis   – Variáveis  discretas   •  EnfaRza  a  importância  de  uma  análise   exploratória  
  14. 14. IdenRfique  relacionamentos  entre  as   variáveis    
  15. 15. Unifique  teorias  previamente   separadas   •  SinteRze  múlRplas  teorias  em  uma  única   •  Por  que  isto  é  úRl  ?   – Simplicidade:  Por  que  ter  duas  teorias  quando   uma  é  suficiente?   – Expansão  de  evidências  e  métodos:  Evidências  e   métodos  das  duas  áreas  podem  ser  uRlizados  para   examinar  a  teoria   – Correção  de  erros  mais  rápida:  se  uma  das  teorias   for  refutada  será  fácil  saber  que  a  outra  também   deve  ser  
  16. 16. IdenRfique  exceções  importantes   •  Exceções  devido  a  causas  triviais  (erro   experimental,  ...)   •  Classificações  incorretas  de  fenômenos   observados  previamente   •  Reconhecimento  de  novas  subclasses  de   problemas  que  podem  exigir  uma  teoria   diferente   •  Uma  completa  revisão  da  teoria  
  17. 17. The  most  exci8ng  phrase  to  hear  in   science,  the  one  that  heralds  new   discoveries,  is  not  ‘Eureka!’  (I  found  it!)   but  ‘That's  funny  ...’”       -­‐  Isaac  Asimov  
  18. 18. Descubra  uma  prova  existencial     •  Levemente  diferente  de  idenRficar  uma  exceção,   porém  geralmente  relacionado  a  um  fenômeno   para  qual  ainda  não  existe  uma  teoria   •  ObjeRvos   –  Descrever  o  novo  exemplo  da  formas  mais  precisa  e   completa  possível   –  Encontrar  outros  exemplos  que  comparRlhem  das   mesmas  caracterísRcas   –  Tentar  generalizar  as  observações  e  descrever  uma   classe  de  problemas  
  19. 19. Determine  um  novo  teste  de  hipótese   •  ObjeRvo:    Maximizar  a  probabilidade  de   refutação  (caso  a  hipótese  seja  falsa)   •  Importante  quando   – Pesquisa  independente  de  trabalhos  anteriores   •  Experimentos  ou  arcabouço  teórico  diferentes   •  Dados  diferentes   – Pesquisa  simular  mas  melhor  que  as  tentaRvas   anteriores   •  Maior  acurácia   •  Melhor  controle  
  20. 20. Projete  um  experimento   •  Especifique  um  algoritmo,  tarefa  e  ambiente   •  IdenRfique  as  variáveis  dependentes  e   independentes  mais  importantes  e  técnicas  de   medição  apropriadas   •  URlize  um  método  experimental   –  Controle  ou  varie  aleatoriamente  os  valores  das   variáveis  independentes  (potenciais  fontes  da   variação)   –  Use  replicação  e  modelagem  para  maximizar  o  valor   dos  dados  coletados   •  Teremos  aulas  em  breve  sobre  este  (e  outros)   tópico(s)  
  21. 21. Formule  uma  técnica  ou  métrica  de   medição   •  Surpreendente  comum  em  descobertas   cienrficas   •  Exemplo   – Wa5s  &  Strogatz:  Coeficiente  de  clusterização  e   comprimento  do  caminho    
  22. 22. Outras  aRvidades   •  Derive  uma  prova  teórica   •  Execute  um  experimento   •  Compare  os  resultados  de  teoria  e   experimentos   •  Encontre  falhas  em  experimentos/provas   •  Use  uma  teoria  para  explicar  uma  observação  

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