• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2023/2024

Научно-исследовательский семинар "Статистический анализ данных космического эксперимента"

Статус: Курс обязательный (Физика)
Направление: 03.04.02. Физика
Где читается: Факультет физики
Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для своего кампуса
Прогр. обучения: Физика
Язык: русский
Кредиты: 6
Контактные часы: 36

Программа дисциплины

Аннотация

Целями НИС «Статистический анализ данных космического эксперимента» являются: • создание среды для совершенствования и развития своей интеллектуального и культурного уровня, помощь в построении своей траектории профессионального развития и карьеры • развитие навыков проведения профессиональной, в том числе научноисследовательской деятельности в международной среде • формирование навыков задавать и транслировать правовые и этические нормы в профессиональной и социальной деятельности, способности определять, транслировать общие цели в профессиональной и социальной деятельности • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных инструментов, методов получения и обработки данных в области статистического анализа данных; • развитие умений, основанных на полученных знаниях, позволяющих получать ограничения на параметры астрофизических объектов и их природу, используя результаты различных астрономических наблюдений; • получение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы с использованием специфических методов экспериментальной астрофизики; • получение практических навыков использования данных современных наземных и орбитальных обсерваторий для решения задач исследования космического пространства.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями НИС «Статистический анализ данных космического эксперимента» являются: • создание среды для совершенствования и развития своей интеллектуального и культурного уровня, помощь в построении своей траектории профессионального развития и карьеры • развитие навыков проведения профессиональной, в том числе научноисследовательской деятельности в международной среде • формирование навыков задавать и транслировать правовые и этические нормы в профессиональной и социальной деятельности, способности определять, транслировать общие цели в профессиональной и социальной деятельности • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных инструментов, методов получения и обработки данных в области статистического анализа данных; • развитие умений, основанных на полученных знаниях, позволяющих получать ограничения на параметры астрофизических объектов и их природу, используя результаты различных астрономических наблюдений; • получение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы с использованием специфических методов экспериментальной астрофизики; • получение практических навыков использования данных современных наземных и орбитальных обсерваторий для решения задач исследования космического пространства.
  • Научно-исследовательский семинар является одной из форм сквозной организации научно-исследовательской работы магистрантов в течение всего времени обучения, создающей условия для формирования компетенций комплексного применения знаний и навыков, получаемых в ходе обучения по всем другим дисциплинам программы, в процессе создания магистерской диссертации. Работа в НИС должна давать магистранту начальный опыт деятельности в профессиональном сообществе. Для полноценной работы в семинаре магистранты должны владеть знаниями, навыками и компетенциями всех дисциплин учебного плана программы (по мере их изучения). Логическим продолжением научно-исследовательского семинара выступает проект по тематике Базовой кафедры и научно-исследовательского семинара. Проект, также как и НИС, относится к Блоку 2 «Практики, проектная и/или научно-исследовательская работа» учебного плана образовательной программы. Материалы проектной работы могут быть использованы при выполнении части ВКР. Проект носит характер научного исследования. Основные задачи проекта: - применение полученных теоретических знаний при решении конкретных задач по направлению подготовки; - стимулирование навыков самостоятельной исследовательской и аналитической работы; - презентация навыков публичной дискуссии и защиты результатов проектной работы, предложений и рекомендаций. Проектная работа регулируется Положением о проектной, научно-исследовательской деятельности и практиках студентов Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики».
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • знают характерные задачи обработки.
  • могут провести сравнение выборок и проверку гипотез.
  • умеют вычислить функции авто и кросс корреляции
  • умеют вычислять среднее, дисперсию и другие моменты.
  • умеют определять белый и цветной шум в космических данных
  • умеют определять в космических данных направления распространения и поляризации волны
  • умеют оценить ошибки вычисления.
  • умеют подготовить сигнал: дискретизация, частота Найквиста, вычитание тренда и т.п.
  • умеют применять вейвлеты для анализа данных
  • умеют применять стандартные методы для разделения сигнала и статистического шума
  • умеют применять усреднение, дифференцирование и другие разностные методы как частный случай цифрового фильтра
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Виды одномерных данных космического и наземного геофизического эксперимента. Характерные задачи обработки.
  • Данные как случайный процесс. Эргодичность и стационарность. Нормальное распределение. Белый и цветной шум.
  • Среднее, дисперсия и другие моменты. Ошибки вычисления. Сравнение выборок и проверка гипотез. Параметрические и непараметрические методы
  • Функции авто и кросс корреляции
  • Преобразование Фурье. Периодограмма. Подготовка сигнала: дискретизация, частота Найквиста, вычитание тренда и т.п. Функция спектральной плотности мощности (авто-спектр). Оценки достоверности. Усреднение по частотам и по реализациям
  • Модели скользящего среднего и авторегресии. Устойчивость. Частотная и фазовая характеристики. Усреднение, дифференцирование и другие разностные методы как частный случай цифрового фильтра
  • Прочие методы спектрального оценивания. Вейвлетные преобразования. Спектральное III. Оц по функции корреляции. Использование моделей скользящего среднего и авторегрессии
  • Многокомпонентные сигналы. Матрица корреляции во временном и частотном диапазонах. Определение направления распространения и поляризации волны. Кросс-спектры. Функции когерентности и фазы, Понятие о би-спектрах. Использование многоточечных измерений для определения пространственных характеристик
  • Аппроксимация. Метод наименьших квадратов. Метод максимального правдоподобия. Данные, получаемые методом накопления. Разделение сигнала и статистического шума
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа
    Текущий контроль предусматривает одну контрольную работу в конце 1-го модуля. Контрольная работа включает письменное решение 2-х задач в билете по темам пройденного материала в течение 1.5 часа.
  • неблокирующий Домашняя работа
    Домашняя работа включает практическую работу с данными космического эксперимента и состоит из 4-х заданий, выполняемых самостоятельно
  • блокирующий Экзамен
    Итоговый контроль - экзамен в конце 2-го модуля. Проводится устно в формате подготовки ответа на 2 вопросы в билете и беседы по программе курса. Билет содержит 2 вопроса по материалам лекций и семинаров
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2023/2024 учебный год 2 модуль
    0.25 * Домашняя работа + 0.25 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Статистический анализ данных на компьютере, Тюрин, Ю. Н., 1998

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Sharma, D. K. K. (2015). Statistical Analysis, Design Of Experiments, Random Error And Bias. https://doi.org/10.5281/zenodo.1196742
  • Upshaw, B., Liou, Y.-H. A., & Morilak, D. P. (1994). Statistical analysis of microgravity experiment performance using the “degrees of success” scale [microform] / Bernadette Upshaw, Ying-Hsin Andrew Liou, Daniel P. Morilak. [Washington, DC] : [Springfield, Va. : National Aeronautics and Space Administration ; National Technical Information Service, distributor, 1994. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsgpr&AN=edsgpr.000443061
  • Прикладной статистический анализ : учеб. пособие для вузов, Куликов, Е. И., 2008

Авторы

  • Панкратова Елена Игоревна
  • Позаненко Алексей Степанович