Что изучает биометрия в биологии
БИОМЕТРИЯ
Полезное
Смотреть что такое «БИОМЕТРИЯ» в других словарях:
биометрия — биометрия … Орфографический словарь-справочник
БИОМЕТРИЯ — (от греч. bios жизнь, и metron мера). Искусство вычислять продолжительность жизни. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИОМЕТРИЯ греч., от bios, жизнь, и metron, мера. Искусство измерять и вычислять… … Словарь иностранных слов русского языка
биометрия — биометрика Словарь русских синонимов. биометрия сущ., кол во синонимов: 2 • биология (73) • … Словарь синонимов
БИОМЕТРИЯ — процесс сбора, обработки и хранения данных о физических характеристиках человека с целью его идентификации. Наиболее распространенными биометрическими системами являются сканирование сетчатки глаза, исследование геометрии руки, дактилоскопия,… … Юридический словарь
БИОМЕТРИЯ — (от bio. и греч. met измеряю), раздел вариационной статистики, с помощью методов к рого производят обработку эксперим. данных и наблюдений, а также планирование количеств, экспериментов в биол. исследованиях. Б. сложилась к кон. 19 в. гл. обр.… … Биологический энциклопедический словарь
биометрия — совокупность приемов планирования и обработки данных биол. исследований методами математической статистики. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
Биометрия — (biometrics): автоматические методы, используемые для распознавания личности или подтверждения заявленной личности человека на основе физиологических или поведенческих характеристик. Источник: ФИНАНСОВЫЕ УСЛУГИ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИНФОРМАЦИОННОЙ… … Официальная терминология
БИОМЕТРИЯ — Раздел вариационной статистики, с помощью методов которого производят обработку экспериментальных данных и наблюдений, а также планирование количественных экспериментов в биологических исследованиях Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
Биометрия
Вы будете перенаправлены на Автор24
Биометрия — это прикладная наука, которая использует методы математики и статистического анализа массовых явлений применительно к биологическим объектам (представителям всех царств живой природы).
Биометрия как область знания
Можно отметить тот факт, что в настоящее время понятие термина «биометрия» не до конца сформировано. Иногда его отождествляют с математической статистикой, вариационной статистикой в биологии. Это происходит потому, что в данных областях знаний используются такие методы как вегетационные и полевые опыты, агрономические наблюдения.
Постепенно биометрия превратилась в описательную науку точного характера, основанную на измерениях. Вследствие этого возникла необходимость в применении методов математической статистики для решения актуальных биологических задач.
Следует отметить тот факт, что биометрия преследует исключительно биологические цели, адаптируя методы математической статистики к специфике биологических исследований.
Предмет и методы биометрии
Предметом биометрии может служить любой биологический объект. В результате наблюдения за ним фиксируются некие количественные и качественные показатели. Методы биометрии применяются в опытном деле. Математические исследования необходимы для того, чтобы обеспечить правильную оценку объектов, имеющих различную и изменчивую природу.
Например, число зерен в колосьях одного и того же сорта пшеницы на одной и той же делянке может быть совершенно различным. Объективную информацию можно в подобном случае можно получить только при использовании результатов учета, анализа, определенной статистической обработки.
Варьирование – это свойство живых организмов отличаться друг от друга внутри однородной совокупности.
Готовые работы на аналогичную тему
Анализ варьирования является актуальным методом биометрии и отражает различия живых организмов в группе.
Среди вариационных признаков пшеницы можно отметить:
В зависимости от всех этих параметров формируются различные объемы урожая.
Все числовые выражения биологических признаков и изменения их величин, которые анализируются в биометрии, называются вариантами.
Все биометрические данные принято делить на два класса:
Ключевыми понятиями биометрии можно назвать:
Генеральная совокупность – это совокупность всех объектов (единиц), относительно которых предполагается делать выводы при изучении конкретной задачи.
Выборка – это часть генеральной совокупности элементов, которая охватывается экспериментом (наблюдением, опросом).
История биометрии
Как и любая другая наука, биометрия имеет богатую историю развития. Она возникла в 19 веке, но ее корни уходят еще в работы Декарта, который ввел понятие переменная величина. Также в 17 веке зародились такие науки, как:
Эти науки легли в основу создания теории выборочного метода. При этом основная задача исследователей сводилась к тому, чтобы доказать теоретическую часть выборки и судить о состоянии целой популяции организмов. Большие достижения в данной области были достигнуты А. Кетле. Он сформулировал вывод о том, что при помощи математических методов возможно выявить статистические закономерности, действующие в массовой среде.
Ученый Пирсон развивал учение о различные кривые распределения, которые встречаются в биологии. Он ввел в науку понятие среднего квадратичного отклонения. Сам термин «биометрия» в научном обиходе был использован Ф. Гальтоном. Ученый основал журнал «Биометрика» в 1901 году. 20 век дополнил эту область знаний математико-статистическими методами, а также биометрия стала использовать методику дифференциального и интегрального исчисления. Все эти методы применялись в ходе исследования численности организмов, даже группы патогенных особей.
Также большой вклад в развитие биометрии внесла теория «малой выборки». Она была обоснована В. Госсетом, который оперировал выборками небольшого объема и открыл закон применения к малым выборкам распределения среднего объема по этим выборкам.
Также существенный вклад в дальнейшее развитие биометрии Р.Э. Фишер, который разработал метод дисперсионного анализа и ввел в биометрию понятие «степень свободы». В России также большой вклад в развитие биометрии внесли А.В. Леонтович, А.И. Чупров, Н.А. Плохинский, Г.Ф. Лакин.
Многие ученые сегодня утверждают, что биометрия становится по своей сути биоматематикой. В настоящее время значительно возросла роль методов математической статистики в биологических исследованиях, агрономии. Возможности биометрии многократно увеличились благодаря компьютеризации и внедрению технологических инноваций во все области знаний.
Таким образом, биометрия является весьма перспективной областью междисциплинарного знания, она расширяет границы многих наук, взаимодействует с генетикой, медициной, селекцией и др., например, биометрия помогает генетике в процессе исследования механизма появления мутантных генов, приводящих к гибели животных.
Данные биометрии показывают, что доля аномальных генов у гетерозиготных генов значительно больше, чем у гомозиготных. Обнаружение таких генов начинается с изучения родословных животных в ряду поколений и проходит анализ генов у их близкородственных видов. Подобное синтетическое единство, находящееся внутри биологического знания, делает возможности науки более соответствующими современным запросам.
Биометрия как прикладная наука
 | Биометрия — прикладная наука, использующая математические методы статистического анализа массовых явлений (результатов наблюдений, учетов) применительно к биологическим объектам. |
Содержание
1. Термин биометрия
В настоящее время можно сказать, что термин биометрия еще не утвердился до конца. Наравне с ним применяются такие названия как математическая статистика в почвоведении, ботанике, методике опытного дела, биологическая статистика, биометрия, вариационная статистика. Это не случайно, потому что содержание всех этих изданий одно и то же, в них излагаются методы математической статистики, применяемые для статистической обработки результатов исследований биологических объектов, полученных при проведении лабораторных, вегетационных и полевых опытов, агрономических наблюдений.
Исходя из изложенного формулировка понятия биометрия может быть следующей: «Биометрия – прикладная наука, использующая математические методы статистического анализа массовых явлений (результатов наблюдений, учетов) применительно к биологическим объектам (растениям, животным и т.п.)».
По мере превращения биологии из науки описательной в науку точную, основанную на измерениях, возникла потребность в применении методов математической статистики для решения биологических задач. Биометрия преследует исключительно биологические цели, приспосабливая методы математической статистики к задачам и специфике биологических исследований.
2. Предмет и основные понятия биометрии
Предметом биометрии служит любой биологический объект, в результате наблюдения за которым получены количественные или качественные показатели. Методы биометрии широко применяются и в опытном деле. Потребность в использовании методов математической статистики обусловлена тем, что однородные биологические объекты исследования индивидуально различны, изменчивы. Например, число зерен в колосьях одного и того же сорта яровой пшеницы на одной и той же опытной делянке будет различным. Все биологические признаки изменчивы, подвержены варьированию. Объективную информацию в таких случаях можно получить, только подвергнув результаты учетов, измерений, анализов статистической обработке.
Свойство условных биологических единиц наблюдения отличаться друг от друга в однородных совокупностях называется изменчивостью или варьированием. Например, у растений пшеницы варьирующими признаками являются число и масса зерен в колосе, высота растения, продуктивная кустистость, стекловидность и содержание сырой клейковины в зерне, площадь листьев и т.п. В полевых опытах урожаи на одноименных вариантах по повторениям всегда получаются разные.
Изменчивость одних показателей носит явно выраженный количественный характер и легко поддается измерениям, подсчету, взвешиванию. Изменчивость других носит типичный качественный характер. Например, изменение опущенности или окраски различных органов растений.
Количественное варьирование разделяется на непрерывное и прерывистое. Непрерывное варьирование наблюдается в том случае, когда изучаемый показатель измеряется или взвешивается. Величины непрерывного варьирования могут выражаться как целыми, так и дробными цифровыми значениями. Показатели прерывистого варьирования имеют только целые значения, они получаются только счетом.
Всю группу объектов наблюдения, подлежащих счету, анализу называют генеральной совокупностью. Однако в действительности сделать это невозможно, так как численность единиц наблюдения может быть очень большой. Поэтому для учета вынуждены брать только определенную часть единиц наблюдения, которую принято называть выборочной совокупностью или выборкой. Иногда ее называют статистической совокупностью.
Из этого следует, что суждение о генеральной совокупности приходится делать по выборочной совокупности. Отсюда очень важно, чтобы выборка не была односторонней, преднамеренной или очень малочисленной. Она должна быть случайной, обеспечивающей любому члену генеральной совокупности вероятность попасть в эту выборку. Репрезентативность выборки достигается применением специальных методов отбора единиц наблюдения, которые описаны в специальных методиках и объемом выборки.
3. Краткий исторический очерк развития биометрии
Биометрия, как самостоятельная научная дисциплина, возникла в XIX веке, однако первые попытки применить математику к биологическим объектам наблюдения были гораздо раньше. Толчком к этому было установление Декартом (1596-1650) понятия переменная величина. В середине XVII века зародились две ветви точных наук – теория вероятностей и математическая статистика. Теория вероятностей возникла на базе азартных игр, а математическая статистика положена в основу теории выборочного метода.
Основная задача, которую ставили перед собой исследователи, сводилась к тому, чтобы теоретически доказать возможность по части (выборке) судить о состоянии целого, то есть всей совокупности. Большая работа в этом направлении была проделана бельгийским ученым А.Кетле (1796-1874). Из его работ вытекало, что при помощи математических методов возможно вскрытие статистических закономерностей, действующих в среде массовых явлений.
Пирсон развил учение о типах кривых распределения, встречающихся в биологии. Им введено понятие среднего квадратического отклонения. Совместно с Гальтоном и Уэльдоном он обосновал в 1901 году выпуск научного журнала «Биометрика». Гальтон и Пирсон по праву считаются основателями биометрии.
Большим вкладом в дальнейшее развитие биометрии была теория «малой выборки», обоснованная В.Госсетом (1876-1937), печатавшегося под псевдонимом «Стьюдент». Оперируя с выборками небольшого объема, взятыми из нормального распределения генеральной совокупности Стьюдент открыл закон распределения выборочных средних в зависимости от объема выборки. Описанный им закон оказался применимым к малым выборкам, содержащим в своем составе не более 25-30 вариант.
Существенный вклад в дальнейшее развитие биометрии внес Р.Э.Фишер (1890-1962), проработавший ряд лет научным сотрудником знаменитой Ротамстедской сельскохозяйственной опытной станции, а с 1933 года профессором кафедры прикладной математики Лондонского университета. Он разработал метод дисперсионного анализа, ввел понятие «степени свободы».
В России биометрические методы описаны А.В.Леонтовичем (1869-1943) и А.И.Чупровым (1874-1926). С работами Р.А. Фишера читателей первым ознакомил Н.Ф.Деревицкий (1933). Позднее изданы «Статистические методы для исследователей» Р.А. Фишера в переводе В.Н. Перегудова (1958). В 60-х-80-х годах вышло несколько книг по биометрии: Н.А.Плохинский (1961,1970), П.Ф.Рокицкий (1973,1974), Г.Ф.Лакин (1968,1973,1980,1990).
В Казахстане заметный вклад в пропаганду и внедрение методов математической статистики в области биологии и агрономии внесли: А.И.Федоров (1957), Н.Л.Удольская (1976), В.П.Томилов (1983).
Опубликовано значительное количество книг с изложением методов математической статистики применительно к отдельным отраслям биологии и другим наукам: методика полевого опыта (Вольф В.Г.,1966; Доспехов Б.А.,1985), почвоведение (Дмитриев Е.А.,1972, 1995), ботаника (Зайцев Г.Н., 1984), фитопатология (Минкевич Н.И., Захаров Т.И., 1977), защита растений (Пересыпкин В.Ф и др., 1989), генетика (Рокицкий П.Ф.,1974), агрометеорология (Уланова Е.С., Сиротенко О.Д., 1968), гидрология (Рождественский А.В.,Чеботарёв А.И., 1974), география (М.К.Бочаров, 1971), лесокультурные исследования (Жигунов А.В. и др., 2002), экономика (Эконометрика, 2002).
По мнению В.П. Терентьева (1978) биометрия перерастает в биоматематику. В настоящее время роль методов математической статистики в биологических и агрономических исследованиях существенно возросла, а в связи с компьютеризацией и разработкой компьютерных программ возможности биометрии многократно увеличились, а необходимость в её изучении при подготовке специалистов биологического профиля стала насущной необходимостью и велением времени.
БИОМЕТРИЯ
БИОМЕТРИЯ (греч, bios жизнь + metreo измерять) — совокупность методов и приемов математической обработки количественных данных в биологии и медицине.
Термин «биометрия» был предложен английским ученым Фрэнсисом Гальтоном (F. Galton) в книге «Естественное наследование» (1889); начало применения его к биологическим проблемам относится к 1901 г., когда был основан специальный журнал «Biometrika».
Первая попытка количественной трактовки изменчивости физических признаков и поведения человека была сделана бельгийским ученым Кетле (L. Quetelet) в книге «Опыт социальной физики» (1835). А в середине 19 в. уже многие выдающиеся биологи отмечали значение математики в биологии. Особенного развития Б. достигла в 20 в. в связи с прогрессом в области теории вероятностей и математической статистики, появлением кибернетики. Математическая статистика широко используется при изучении изменчивости признаков строения и функционирования организма человека в зависимости от условий жизни и возраста. В последнее время биометрическому изучению подвергаются не только морфологические признаки человека (см. Антропометрия), но и признаки физиолого-биохимические. Изменчивость последних характеризуется правосторонней асимметрией, к-рая часто свидетельствует
о наличии в исследуемом материале особей с теми или иными патологически измененными свойствами. Физиологические, биохимические и психические показатели и их возрастная динамика и вариации особенно важны в педиатрии и геронтологии. Биометрические исследования видовой и внутривидовой изменчивости патогенных организмов и вирусов позволяют устанавливать различия между патогенными и непатогенными формами. Большие перспективы имеет статистический метод в биологии при решении вопросов отнесения отдельных особей или групп к тем или иным систематическим категориям (подвидам, расам, видам и т. д.). Метод дискриминантных функций, предложенный Фишером (R. Fisher) в 1936 г., был усовершенствован А. А. Любищевым (1962) и применен в антропологическом исследовании при решении вопроса о принадлежности отдельных черепов к той или иной группе и некоторых вопросов медицинской диагностики.
Для определения зависимости тех или иных биологических явлений от факторов среды, напр, частоты сокращений сердца холоднокровных животных от температуры, выживаемости низших организмов при разной температуре и т. п., пользуются методом нанесения опытных данных на графиках, ограниченных двумя координатами. Через точки наблюдений проводят кривые, либо сначала находят эмпирические формулы зависимости по методу наименьших квадратов (см. Наименьших квадратов метод) и уже по формулам строят эмпирические кривые. В некоторых случаях при трех связанных друг с другом переменных строят диаграммы с тремя координатами. Тогда зависимость между явлениями выражается площадью поверхности, а не кривой. Большее число независимых переменных графически трудно изображается, но математически может исследоваться соответствующими методами. Эмпирические зависимости могут быть прямолинейными, параболическими, показательными, логарифмическими и др. Для быстрого нахождения констант эмпирических формул целесообразно криволинейные зависимости превращать в прямолинейные путем изменения координат. Для этой цели существуют специальные трафареты — сетки с осями координат (полулогарифмические, в которых деления одной оси координат разграфлены логарифмически, двойные логарифмические и др.). В фармакологии широко применяется также выравнивание экспериментальных данных по действию различных доз лекарственных веществ на те или иные функции организма: S-образная связь между дозой и эффектом превращается в прямолинейную. Для этой цели пользуются так наз. методом анализа кривых смертности, или пробит-методом, позволяющим объективно сравнивать активность лекарств и токсических веществ. Этот метод применяется в микробиологии, радиобиологии, токсикологии, для биологической стандартизации веществ, хим. природа которых еще не выяснена и которые нельзя стандартизовать по количеству тех или иных химически точно определяемых составных частей.
Современная терапевтическая статистика возникла на основе методов математической статистики, разработанных применительно к полевым агрономическим и зоотехническим экспериментам. Внедрение нового терапевтического или хирургического метода может быть рекомендовано лишь после статистически обоснованных испытаний, дающих высокую уверенность в неслучайности полученного эффекта. Испытание нового профилактического или терапевтического метода проходит в три этапа:
1) создают схему испытания или план исследования; 2) подбирают экспериментальные и контрольные группы исследуемых; 3) производят статистическую оценку полученных результатов.
Следующим этапом математизации биологии и медицины стало математическое моделирование. Однако применение его пока ограничено отдельными областями биологии и медицины, гл. обр. при решении теоретических вопросов. В общей физиологии, и общей биофизике, в частности, его используют при изучении физиологии процессов, протекающих в нервной системе и в органах чувств. Метод математического анализа заключается в следующем: исследователь создает рабочую гипотезу о связи тех или иных явлений друг с другом в математическом выражении — так наз. математическую модель.
Результаты, получаемые при математическом моделировании, могут быть в дальнейшем проверены на опыте, и в случае подтверждения выводов первоначальная гипотеза становится научной теорией. Основоположниками математического направления в биофизике можно считать Г. Гельмгольца, Нернста (W. Nernst) и П. П. Лазарева. Математический анализ применяют также в биологии при изучении динамики численности популяций различных организмов, в т. ч. и патогенных. Основоположником этих исследований является английский эпидемиолог Росс (R. Ross), применивший математику при изучении соотношения численности человеческого населения, пораженного малярийным плазмодием, и численности комаров — переносчиков инфекции.
Биометрия в кибернетике является основным количественным методом сбора и обработки информации, характеризующей морфологию и функционирование биологических объектов на различных структурных уровнях, а также при оценке патологических изменений организма и выработке решений или управляющих команд при принятии мер по нормализации тяжелых состояний. Средствами Б. пользуются при уточнении анамнеза и во время профилактических осмотров, а также при диагностике состояний (в системах автоматического управления приборами активного вмешательства и искусственными органами).
Биометрия
Полезное
Смотреть что такое «Биометрия» в других словарях:
биометрия — биометрия … Орфографический словарь-справочник
БИОМЕТРИЯ — (от греч. bios жизнь, и metron мера). Искусство вычислять продолжительность жизни. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИОМЕТРИЯ греч., от bios, жизнь, и metron, мера. Искусство измерять и вычислять… … Словарь иностранных слов русского языка
биометрия — биометрика Словарь русских синонимов. биометрия сущ., кол во синонимов: 2 • биология (73) • … Словарь синонимов
БИОМЕТРИЯ — процесс сбора, обработки и хранения данных о физических характеристиках человека с целью его идентификации. Наиболее распространенными биометрическими системами являются сканирование сетчатки глаза, исследование геометрии руки, дактилоскопия,… … Юридический словарь
БИОМЕТРИЯ — (от bio. и греч. met измеряю), раздел вариационной статистики, с помощью методов к рого производят обработку эксперим. данных и наблюдений, а также планирование количеств, экспериментов в биол. исследованиях. Б. сложилась к кон. 19 в. гл. обр.… … Биологический энциклопедический словарь
биометрия — совокупность приемов планирования и обработки данных биол. исследований методами математической статистики. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
Биометрия — (biometrics): автоматические методы, используемые для распознавания личности или подтверждения заявленной личности человека на основе физиологических или поведенческих характеристик. Источник: ФИНАНСОВЫЕ УСЛУГИ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИНФОРМАЦИОННОЙ… … Официальная терминология
БИОМЕТРИЯ — Раздел вариационной статистики, с помощью методов которого производят обработку экспериментальных данных и наблюдений, а также планирование количественных экспериментов в биологических исследованиях Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
БИОМЕТРИЯ — (от греч. bios жизнь и пте tron мера), отдел биологии, изучающий при помощи методов математической статистики наследственность, изменчивость и целый ряд других биол. явлений, связанных с жизненными процессами (напр., из области физиологии,… … Большая медицинская энциклопедия