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仮説・検証(93) 科学四分類と算譜(program)


科学分類

科学を分類する方法は多数ある。

科学か非科学かという科学を1つだけとする方法。

科学の中を2つに分類する方法。

科学を3つに分類する方法。

科学を4つに分類する方法。

科学を5つに分類する方法。

多分、科学を6つ以上に分類する方法は、2つ、3つ、4つ、5つに分類する方法の組み合わせの可能性がある。ここでは4つに分類する方法だけを取り上げる。

ここでは科学を集合と確率によって、次の4つに分類する。

1)論理科学

2)物理科学

3)生命科学

4)社会科学

この4つに分類する方法であっても、順番や集合関係に対する視点は色々考えられる。

算譜(program)は、上記4つの分類についても記述できる。

相似な構造が、科学分類の異なる分野においても存在するかもしれない。C言語風に記述してみる。まず、主に集合とその演算について。

実際にMISRA CというC言語コーディング標準、CERT C++などを検討する際に、その規則が、論理的な事項か、CPUの物理的な制約下、人間(生命)の記憶の制約か、組織や社会の制度との関係かなどで分類するとわかりやすい。


1論理科学

#define TRUE 1

#define FALSE 0
bool x, y;

集合としては真と偽の2値。

数値への対応づけは一つの例。


1.1 順番と時間

論理に順番と時間を導入する。

#define TRUE 1

#define FALSE 0
#define Z Undefined
bool x(int t);
bool y(int t);

論理回路では、入力が2値であっても出力は不定という真偽が決まらない状態がある。

RTL設計スタイルガイド Verilog HDL編

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4c02f1575db1f28310a7


2 物理科学

時間を論理に入れた状態は、論理科学よりも物理科学に近いかもしれない。論理回路は物理現象だから。

物理科学では、連続量を取り扱う。

一次元ではない連続量、長さ(m)、重さ(k), 時間(s)を扱う。

長さは3次元で、重さと時間を合わせて5次元の空間を張る。

float m[][][];

float k[];
float s[];


2.1 確率

理論的な不確定性原理だけでなく、物を測ろうという計測工学の視点でも、ある物の状態がどういう値であるかを、同時にすべてを測定することは不可能であることが分かる。

能動測定(active measure)では、測定対象を変化させる。

例えば、遅延測定で能動測定は測定用小包(measure packet)を送り出す。これは遅延を増大させる方向に影響を及ぼす。

受動測定(passive measure)では、測定対象の存在が事前に分かっていない場合には測定値が決定できない。

float *** n(float m[][][], float k[], float s[], float c[]); 

float * l(float m[][][], float k[], float s[], float c[]);
float * t(float m[][][], float k[], float s[], float c[]);
float * d(float m[][][], float k[], float s[], float c[]);

ここでc, dは温度を想定している。nは長さの関数。lは重さの関数、tは時間の関数、dは温度の関数。


3 生命科学

ここでは生命科学は有機物を想定している。

有機物をどのように算譜(program)で表現するかは順次追記する。

float a[][][][][][][][][][][][][][][];

float *****************b(float m[][][], float k[], float s[], float c[], float a[][][][][][][][][][][][][][][]);


3.1 遺伝子

生命現象を遺伝子によってさらに確率計算を特定する方法について記述を予定している。

機械学習(深層学習を含む)と量子コンピュータの応用を検討中。

「ゼロから作るDeep Learning 2自然言語処理編」を読む前に読んで置くとよい資料とプログラム

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/537b1810265bbbc70e73

量子コンピュータプログラムへの道

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/37c90488c87bbe9f2d71


4社会科学

法律、制度で権利・義務等を規定している。

次元の数がどれくらいあるか。

相互関係がどれくらいあるか。

順次追記。


4.1 経済

社会を貨幣の動きによって描写しようとする学問分野。

貨幣は整数に置き換えて考えることができる。

物理科学あるいは生命科学より単純に考えることができると錯覚することがある。v(value)は価値(貨幣)配列、wは価値(貨幣)関数。

int v[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][];

int *************************w((float m[][][], float k[], float s[], float c[], float a[][][][][][][][][][][][][][][], int v[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][]));

理由は経済のように貨幣価値に還元すると整数だけを取り扱っているようで、論理科学に近いという誤解を生じるためかも知れない。

社会現象は、論理、物理、生物の影響を受けており、結果として求めるものが整数であっても、そこに至る計算は他の科学で扱っているものを全て含んでいる。

社会現象でも貨幣以外は浮動小数点で処理する事象もあり、社会現象が単純なわけではない。

[]と*の数は暫定。


5 科学分析

測定したデータと処理能力の勝負の世界かもしれない。

これらの科学の限界と制約を検討するにはHAZOPを用いるとよい。

効率的なHAZOPの進め方

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/2b8eae196945b7976446

R(データマイニング入門) Windows 6段階。データ取得・導入・起動・スクリプト読み込み・一括実行・逐次実行。3つの罠。

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/52a288b002a54cd613d3

データマイニング入門 第9章「潜在意味解析」が本のように動かない件。壁六つ。コードの壁も。

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/44567fb589c040aad40d

「Rによるやさしいテキストマイニング」小林雄一郎 著 Ohmsha

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/03b48d40ef114773b49f


参考文献

科学の四層構造(仮説)

https://www.slideshare.net/kaizenjapan/ss-65151769

確率論及統計論 輪講 科学の四分類と確率分布

https://www.slideshare.net/kaizenjapan/ss-65852140

確率論及統計論輪講 精度より成果

https://www.slideshare.net/kaizenjapan/ss-70572076

確率論及統計論(伏見康司)の数式をTeX(LaTeX)入力するための13の技法

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/9c692c4d3546ffbb70b4

ちょけねこ たんじょうびのおくりもの

https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/fc9675686c229f7a155e


科学 on Qiita

NIPS2017雑感メモ

https://qiita.com/3110atsu1217/items/38a757b982e8628a7b86

調査観測データの統計科学(1)

https://qiita.com/saltcooky/items/6f62022a6462ac3c6443

統計学入門(東京大学出版会)第一章 要約

https://qiita.com/AykeJq0ILeYFOR4/items/1e65df83429c9d7a1384

統計学入門(東京大学出版会)第二章 要約

https://qiita.com/AykeJq0ILeYFOR4/items/d754698e554aaa83827e

統計学入門(東京大学出版会)第三章 メモ

https://qiita.com/AykeJq0ILeYFOR4/items/f6b3ac417422e38bd421

統計検定 1 級に合格する方法

https://qiita.com/drken/items/089b8443305df047b44e


文書履歴

ver.0.10 初版、主に集合 20180222

ver.0.11 仮想通貨の計算を想定してw関数の引数にvを追記。20180322.

ver.0.12 生命科学の式、HAZOPを追記。20180322.

ver.0.13 科学分析の節を設定。20180322.

ver.0.14 機械学習(深層学習)と量子コンピュータを追記。20180322.

ver.0.15 RTL設計スタイルガイドを追記。 20180322

ver.0.16 「科学 on Qiita」追記 20180327

ver.0.17 R関連追記 20180402