- •Таганрог 2007
- •Содержание
- •Введение
- •Глава 1. Проблема математического сопровождения психологического исследования
- •1.1. Экспериментальная психология как набор инструментов и принципов психологического исследования
- •1.2. Математическое обеспечение психологического исследования
- •1.3. Обзор существующих аналогов
- •1.4. Выводы
- •Глава 2. Проектирование информационной системы
- •2.1. Постановка технического задания
- •2.2. Используемые программные технологии
- •2.3. Архитектурное проектирование программного средства
- •2.4. Обоснование выбора средств разработки
- •2.5. Проектирование интерфейсов
- •2.5.1. Проектирование внутренних интерфейсов
- •2.5.2. Проектирование пользовательского интерфейса
- •2.6. Реализация и эксплуатация программного средства
- •2.7. Модернизация программного средства
- •Глава 3. Безопасность и экологичность проекта
- •3.1. Анализ безопасности
- •3.1.1. Описание трудового процесса при использовании программного средства
- •3.1.2. Анализ и оценка напряженности трудового процесса пользователя
- •3.1.3. Разработка защитных и профилактических мероприятий
- •3.1.4. Анализ надежности программного средства на этапе эксплуатации
- •3.2. Анализ экологичности
- •Глава 4. Экономическое обоснование проекта
- •4.1. Актуальность разработки
- •4.2. Расчет затрат на разработку программного средства
- •4.3. Расчет капитальных вложений
- •4.4. Расчет и сопоставление эксплуатационных расходов
- •4.5. Сводные экономические показатели по разработке программы
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а Анкета для выявления предпочитаемых математических методов, используемых в психологических исследованиях
- •Приложение б Частота использования различных математических методов в психологических исследованиях
- •Последовательность действий для получения алгоритмов математических процедур из моделей Simulink
- •Для создания кода на языке Си соответствующего построенной модели, нужно установить необходимые параметры моделирования среды Simulink.
- •Приложение г Пример работы с Dll, содержащей математическую процедуру обработки данных
- •Приложение д
- •Приложение е Последовательность действий для создания эталонных файлов, применяемых для верификации алгоритмов математических процедур в создаваемых программой кмс Dll
1.3. Обзор существующих аналогов
Анализ литературы по математической обработке данных в психологических исследованиях и результаты анкетирования позволили выделить четыре основных программы, применяемых психологами. К ним относятся такие программные продукты как Statistica, SPSS, Stadia и MS Excel. Такие известные математические программы как MatLab, Maple, Mathematica и Mathcad практические не используются в психологических исследованиях из-за своей сложности. Рассмотрим особенности каждой из программ и выделим ее сильные и слабые стороны.
-
SPSS («Statistical Package for the Social Sciences»)
SPSS является комплексной системой анализа данных. SPSS может использовать данные почти из всех типов файлов и генерировать табличные отчёты, графики, рисунки распределений и трендов, описательную статистику и проводить сложные виды статистического анализа.
Программа предоставляет полный набор методов анализа данных, начиная с описательной статистики и заканчивая сложными видами анализа (дисперсионный, факторный, спектральный и т.д.). Представление результатов происходит при помощи различных видов диаграмм и гистограмм. При этом пользователя предоставляется возможность самому создавать шаблоны диаграмм. Но главной особенностью SPSS является ее интеграция с большим количеством внешних программ (MS Excel, dBASE, Lotus, SQL, SYSTAT и т.д.) и форматов (XML, HTML, PC, SAS и т.д.). Еще одной важной особенностью программы является поддержка современных программных решений. Так, последняя версия программ SPSS строится на основе клиент-серверной архитектуры, объявлено, что новая версия программы будет полностью совместима с Windows Vista (Ю.Н. Тюрин, 1995).
Системные требования, необходимые для работы SPSS:
-
операционная система - Microsoft Windows 98, Me, NT 4.0, 2000 или XP;
-
процессор - не менее Pentium 500 МГц;
-
место на жестком диске - 200 Мб;
-
ОЗУ – не менее 128 Мб.
Цена на SPSS сильно меняется, в зависимости от используемых модулей и количества лицензий. Цены на SPSS приведены на таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Цены на различные модули SPSS.
|
Количество пользователей (цены за одного пользователя в $) |
||||
|
1-2 |
3-4 |
5-9 |
10-25 |
более 25 |
SPSS Base |
1390 |
1180 |
980 |
740 |
560 |
SPSS Tables |
750 |
640 |
530 |
400 |
300 |
SPSS Advanced Models |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Complex Samples |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Classification Trees |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Regression Models |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Categories |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Trends |
690 |
590 |
490 |
370 |
280 |
SPSS Conjoint |
590 |
500 |
420 |
320 |
240 |
SPSS Missing Value Analysis |
590 |
500 |
420 |
320 |
240 |
SPSS Exact Tests |
590 |
500 |
420 |
320 |
240 |
SPSS Maps |
590 |
500 |
420 |
320 |
240 |
SPSS Data Preparation |
590 |
500 |
420 |
320 |
240 |
Анализ таблицы позволяет рассчитать минимальную, максимальную и среднюю цену. Максимальная цена полного пакета программ на одного пользователя (с учетом всех скидок) составляет 6000 $ (156 тыс. руб.), на 25 пользователей – 60775 (1580 тыс. руб.). Базовая программа, необходимая для основных расчетов с лицензией на одного пользователя стоит 1390 $ (36 тыс. руб.), на 25 пользователей – 14000 $ (364 тыс. руб.).
Можно говорить о том, что программа SPSS является наиболее функциональной и поддерживает самые современные технологий. Однако ее цена и модульная структура приводит к тому, что SPSS является ориентированной на применение в коммерческих проектах.
-
Statistica.
Statistica - это система для статистического анализа данных, включающая широкий набор аналитических процедур и методов: более 100 различных типов графиков, описательные и внутригрупповые статистики, разведочный анализ данных, корреляции, быстрые основные статистики и блоковые статистики, интерактивный вероятностный калькулятор, T-критерии (и другие критерии групповых различий), таблицы частот, сопряженности, анализ многомерных откликов, множественная регрессия, непараметрические статистики, общая модель дисперсионного и ковариационного анализа, подгонка распределений и многое другое.
Помимо общих статистических и графических средств в системе имеются специализированные модули, например, для проведения социологических или биомедицинских исследований, решения технических и промышленных задач: карты контроля качества, анализ процессов и планирование эксперимента. Работа со всеми модулями происходит в рамках единого программного пакета, для которого можно выбирать один из нескольких предложенных интерфейсов пользователя (В.П. Боровиков, 1998).
Программа Statistica продается в двух модификациях – Quick Statistica, которая содержит ограниченную функциональность и стоит 920 $ (24 тыс. руб.), и основной пакет программы, которая стоит 1500 $ (39 тыс. руб.).
Системные требования, необходимые для работы программы Statistica:
-
операционная система - Microsoft Windows 98, 2000 или XP;
-
процессор - не менее Pentium 300 МГц;
-
место на жестком диске - 150 Мб;
-
ОЗУ – не менее 128 Мб.
-
Stadia.
Программа Stadia разработана в России и за 12 лет своего развития стала аналитическим инструментом, используемым в различных областях науки, техники, планирования, управления, производства, бизнеса, маркетинга, образования, медицины и др. Программа предоставляет следующие возможности (А.П. Кулаичев,1999)):
-
анализ данных, осуществляемый с помощью следующих методов: описательная статистика, критерии различия, различные виды анализа данных (категориальный, дисперсионный, корреляционный, дискриминантный, кластерный и факторный), фильтрация, прогнозирование, регрессия (простая, множественная, пошаговая и нелинейная), шкалирование, методы контроля качества, вычисление и согласие распределений и т.д.
-
визуализация данных при помощи 2-ух и 3-ех мерных графиков, гистограмм, диаграмм, поверхностей и карт;
-
экспорт и импорт данных и результатов;
-
интерактивная помощь, советы и интерпретация результатов.
Системные требования, необходимые для работы программы Stadia:
-
операционная система - Microsoft Windows 3.11, 98, Me, NT 4.0, 2000 или XP;
-
процессор - не менее 286;
-
место на жестком диске – не менее 10 Мб;
-
ОЗУ – не менее 8 Мб.
Программа Stadia выпускается в трех основных модификациях, отличающихся только объемом обрабатываемых данных (чисел в матрице данных):
-
версия для учебных классов на 10 ПЭВМ (до 400 чисел) стоит 3 тыс. руб.;
-
базовая версия (до 4000 чисел) стоит 6 тыс. руб.;
-
профессиональная версия (до 20000 чисел) стоит 9 тыс. руб.
Таким образом, можно говорить о том, что программа Stadia предназначена для индивидуального использования и применения в научных исследованиях.
-
MS Excel.
Программа MS Excel входит в пакет программ Microsoft Office и предназначена для работы с электронными таблицами. Не являясь специализированной программой для математической обработки данных, MS Excel предоставляет возможность проводить большое количество преобразований над ячейками таблицы и визуализировать получаемые результаты. Программа позволяет проводить весь набор описательной статистики, использовать критерии сравнения, проводить некоторые виды анализа (регрессионный, дискриминационный).
К положительных свойствам системы можно отнести: большое количество диаграмм и графиков, легкость в обучении (основанную на едином интерфейсе всех продуктов Microsoft), возможность создавать свои собственные процедуры обработки на основе уже имеющихся. К отрицательным сторонам программы можно отнести отсутствие сложных видов анализа данных и отсутствие специализации для исследований в психологии. К «минусам» программы следует отнести большое количество ошибок и неточностей, свойственное и самой программе и всей продукции компании Microsoft.
Системные требования, необходимые для работы MS Excel:
-
операционная система Windows 95, 98, Me, NT, 2000, XP (в зависимости от версии программы);
-
процессор - не менее Pentium II;
-
место на жестком диске – не менее 250 Мб;
-
ОЗУ – не менее 32 Мб (для MS Excel 2007 не менее 128 Мб).
Различные версии программы (входящие в Microsoft Office) стоят 250-400 $ (6,5-10,5 тыс. руб.). Для ВУЗов существует ограниченная версия ценой 60 $ (1,5 тыс. руб.).
Можно говорить о том, что MS Excel является наиболее доступной программой и позволяет пользователю создавать свои методы обработки данных. Это позиционирует ее для применения частными лицами и в научных исследованиях.
Таблица 1.2 – Сравнение различных программ математической обработки данных
Критерий сравнения |
Statistica |
SPSS |
Stadia |
MS Excel |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Визуализация результатов |
да |
да |
да |
да |
Наличие основных статистических методов |
да |
да |
да |
да |
Наличие сложных методов анализа |
да |
да |
частично |
частично |
Учет особенностей психологических исследований |
нет |
нет |
частично |
нет |
Продолжение таблицы 1.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
«Открытость» методов |
нет |
нет |
нет |
да |
Цена, в тыс. руб. |
24-39 |
36-364 |
3-9 |
6,5-10,5 |
Наличие скидки для ВУЗов |
Скидки для образовательных учреждений – 65% |
Ограниченная версия программы за 500 т.р. на пол года без ограничение на лицензии |
нет |
Цена для ВУЗов 1,5 т.р. |
Проведенный сравнительный анализ (см. таблицу 1.2) показал, что все используемые программы имеют достаточно маленькие требования к системным ресурсам ПЭВМ. Также все эти программы предоставляют возможность воспользоваться статистическими методами обработки данных и визуализацией полученных результатов. С точки зрения цены предпочтение отдается программам Stadia и MS Excel, в то время как цена программ Statistica и SPSS позиционирует их для использования в коммерческих проектах. Специализацию для использования в психологических исследованиях имеет только программа Stadia, а «открытую» архитектуры только программа MS Excel.
Однако у всех программ имеется ряд ограничений: не существует методов верификации используемых методов обработки,