統(tǒng)計(jì)科學(xué)--發(fā)展、應(yīng)用與挑戰(zhàn)

1、統(tǒng)計(jì)科學(xué) ——發(fā)展、應(yīng)用與挑戰(zhàn),中 國 科 學(xué) 院 數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院,2024/4/3,2,內(nèi)容,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué)二、統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展簡史三、統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用四、統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),2024/4/3,3,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),統(tǒng)計(jì)學(xué)是收集、整理和分析數(shù)據(jù)的科學(xué)和藝術(shù)。數(shù)據(jù)通指信息的載體：涵蓋了大千世界中的文本、圖像、視頻、時(shí)空數(shù)據(jù)、基因數(shù)據(jù)等。,2024/4/3,4,一、什

2、么是統(tǒng)計(jì)學(xué),一個(gè)目的：在有變異的數(shù)據(jù)中研究和發(fā)現(xiàn)基本規(guī)律兩大方式：以概率論和數(shù)學(xué)其他分支的理論為基礎(chǔ)用觀察性研究和試驗(yàn)性研究獲取科學(xué)數(shù)據(jù)研究分析科學(xué)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型和理論方法,2024/4/3,5,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),三大特點(diǎn)： 統(tǒng)計(jì)學(xué)以純數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，發(fā)展形成了一套系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)理論和方法 以數(shù)據(jù)為對象，挖掘研究各種實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象中的數(shù)量關(guān)系 統(tǒng)計(jì)學(xué)以應(yīng)用為動(dòng)力，解決了許多實(shí)際問題,2024/4/3,6,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),四

3、個(gè)作用：為各學(xué)科領(lǐng)域提供科學(xué)的數(shù)據(jù)分析工具幫助科學(xué)家和人文學(xué)家發(fā)現(xiàn)、探索和掌握自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)中的科學(xué)真理和自然規(guī)律拓寬科學(xué)家的視野，提高科學(xué)家對科學(xué)理論的更深層次的理解和認(rèn)知能力推動(dòng)各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展,2024/4/3,7,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),與數(shù)學(xué)的區(qū)別（五個(gè)不同）出發(fā)點(diǎn)不同: 數(shù)學(xué)以公理體系為出發(fā)點(diǎn) 統(tǒng)計(jì)以科學(xué)數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)推理手段不同： 數(shù)學(xué)以演繹為主 統(tǒng)計(jì)以歸納為主,202

4、4/4/3,8,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),判別標(biāo)準(zhǔn)不同：數(shù)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)是“對”與“錯(cuò)”統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是“好”與“壞”研究的關(guān)系不同:數(shù)學(xué)研究的是因果關(guān)系統(tǒng)計(jì)研究的是相關(guān)關(guān)系,2024/4/3,9,一、什么是統(tǒng)計(jì)學(xué),問題來源不同：數(shù)學(xué)研究的問題主要來源于學(xué)科自身統(tǒng)計(jì)研究的問題主要來源于學(xué)科外部,2024/4/3,10,,,,早期記錄 近代發(fā)展 現(xiàn)代發(fā)展,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史,2024/4/3,11,,,,有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)最早的記錄大約可

5、追溯到遠(yuǎn)古 在算術(shù)出現(xiàn)之前，原始人就在樹木上刻痕作為計(jì)算家畜及其財(cái)產(chǎn)的一種方法。收集數(shù)據(jù)、記錄信息的必要性出現(xiàn)在人類放棄個(gè)體游牧生活狀態(tài)，開始有組織的社會(huì)生活之時(shí)。古代人類必須集中所有的資源以便正確地分配使用，而且要計(jì)劃將來所需。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—早期記錄,2024/4/3,12,,,,有證據(jù)表明：在中國 公元前2000年左右的夏朝，就進(jìn)行了人口 調(diào)查統(tǒng)計(jì)； 公元前1111～前211年的周朝為了管理統(tǒng)

6、 計(jì)工作設(shè)立了“司書”職位；,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—早期記錄,2024/4/3,13,,,,有證據(jù)表明：在中國 在《管子》一書中題為“調(diào)查”的第24章記載 了65個(gè)涉及到統(tǒng)計(jì)一個(gè)國家的各個(gè)方面的問題； 漢高祖劉邦很重視統(tǒng)計(jì)，委任宰相直接管理統(tǒng) 計(jì)數(shù)字。這作為一個(gè)傳統(tǒng)在中國歷史上延續(xù)很 長時(shí)間。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—早期記錄,2024/4/3,14,,,,有證據(jù)表明：在國外 《舊約圣書》的第四冊引用了公元前1

7、400年的 早期人口統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以及要摩西對以色列軍隊(duì) 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查的指示； 公元前578~前534年，第六世羅馬王圖力斯建立 了羅的人口統(tǒng)計(jì)制度，每五年做一次人口和財(cái) 產(chǎn)的登記。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—早期記錄,2024/4/3,15,,,,有證據(jù)表明：在國外 公元前5年古羅馬皇帝奧古斯塔斯把人口統(tǒng)計(jì) 推廣到整個(gè)羅馬帝國，最后一次定期的羅馬帝 國人口統(tǒng)計(jì)于公元前7年進(jìn)行； 今天

8、在印度稱之為官方統(tǒng)計(jì)的非常完整的系 統(tǒng)在公元前300年以前就已經(jīng)形成了。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—早期記錄,2024/4/3,16,,,,近代統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展應(yīng)該是在十七世紀(jì)，是以定期的人口統(tǒng)計(jì)為標(biāo)志 格蘭特(John Graunt，1620-1674)，英國人，近代統(tǒng)計(jì)學(xué)始于他對倫敦“死亡公告”的研究，研究成果為著作《根據(jù)死亡公告作的自然和政治的觀察》,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,17,,,,格蘭特工作的意義在于：

9、 如何從數(shù)據(jù)中提取信息，并用數(shù)學(xué)揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系 格蘭特是第一個(gè)用統(tǒng)計(jì)思考的人,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,18,,,,對統(tǒng)計(jì)學(xué)的貢獻(xiàn) 首先嘗試對人口統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)的歸納整理工作，他創(chuàng)建的生命表是現(xiàn)代人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)。提出了“數(shù)據(jù)簡約”的概念。提出并舉例處理數(shù)據(jù)的可信性問題。統(tǒng)計(jì)比率的穩(wěn)定性概念促成了一些主要國家建立政府統(tǒng)計(jì)部門,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,19,,,

10、,佩蒂（William Petty,1623-1687）英國人，經(jīng)濟(jì)學(xué)家 1671發(fā)表的《政治算術(shù)》用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對英、法、荷三國進(jìn)行系統(tǒng)綜合比較分析。佩蒂自稱他的方法“很不尋常”： 一切讓數(shù)據(jù)說話貢獻(xiàn)：開拓了統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用面,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,20,,,,哈雷（ Halley Edmond，1656 -1742 ），英國人，天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。 哈雷彗星的故事 哈雷對統(tǒng)計(jì)學(xué)

11、歷史發(fā)展的重大貢獻(xiàn)： 研究英國布雷斯勞市死亡率 哈雷開啟了保險(xiǎn)精算學(xué)的研究,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,21,,,,阿布茲諾特（J. Arbuthnott，1667-1735），英國人，科學(xué)家、作家。 阿布茲諾特對統(tǒng)計(jì)學(xué)歷史發(fā)展重大貢獻(xiàn)： 提出了假設(shè)檢驗(yàn)的原始思想,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,22,,,,勒讓德（A. Legendre，1752-1833），法國人，數(shù)學(xué)

12、家。 勒讓德對統(tǒng)計(jì)學(xué)歷史發(fā)展的重大貢獻(xiàn)： 第一個(gè)發(fā)表了最小二乘思想,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,23,,,,高斯（C. F. Gauss，1777-1855），德國人，數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、大地測量學(xué)家，被譽(yù)為歷史上偉大的數(shù)學(xué)家之一，和阿基米德、牛頓、歐拉并列，同享盛名。高斯對統(tǒng)計(jì)學(xué)歷史發(fā)展的重大貢獻(xiàn)： 建立了正態(tài)誤差分布理論,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/

13、3,24,,,,拉普拉斯（P.S.Laplace,1749-1827 ）,法國人，數(shù)學(xué)家。 十九世紀(jì)用抽樣調(diào)查的方法來測算法國的人口。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,25,,,,1800年法國創(chuàng)設(shè)世界第一個(gè)中央統(tǒng)計(jì)局1834年倫敦統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)和英國皇家統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)相繼成立1853年在布魯塞爾召開了第一次國際統(tǒng)計(jì)大會(huì)1885年國際統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)成立,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—近代發(fā)展,2024/4/3,26,,,,卡爾·皮

14、爾遜（Karl Pearson,1857-1936）,英國人， 現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的奠基人之一。 卡爾·皮爾遜對現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)： 建立了相關(guān)回歸的理論框架 提出復(fù)相關(guān)系數(shù)的概念 提出相關(guān)系數(shù)的估計(jì)方法 將這些方法用于生物測量數(shù)據(jù)，使得這一方法向更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用起了極大推動(dòng)作用。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,27,,,,擬合優(yōu)度檢驗(yàn)理論原始之作研究：一組實(shí)際觀察結(jié)果與一個(gè)給定的多項(xiàng)分布的符合程

15、度產(chǎn)生著名的統(tǒng)計(jì)量—卡方統(tǒng)計(jì)量數(shù)理統(tǒng)計(jì)上的一塊豐碑,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,28,,,,為統(tǒng)計(jì)學(xué)培養(yǎng)了一批大師級學(xué)者哥色特（發(fā)現(xiàn)t-分布） 奈 曼、愛根·皮爾遜 （假設(shè)檢驗(yàn)和置信區(qū)間的奠基人）約 爾（回歸分析有重大貢獻(xiàn)，時(shí)間序列 分析奠基人之一）費(fèi)歇爾 （現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的奠基人之一）,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,29,,,,費(fèi)歇爾（R.A.

16、 Fisher，1890-1962），英國人，現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的奠基人之一。 費(fèi)歇爾對現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)： 小樣本統(tǒng)計(jì)理論框架與哥色特一起創(chuàng)建統(tǒng)計(jì)學(xué)小樣本統(tǒng)計(jì)理論框架 試驗(yàn)設(shè)計(jì),統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,30,,,,相關(guān)系數(shù)分布理論方差分析的理論充分統(tǒng)計(jì)量 顯著性檢驗(yàn)的理論框架,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,31,,,,奈曼（J.Neyman，1894-1981），俄國人。

17、愛根·皮爾遜(E.S.Pearson，1895-1980)，英國人。假設(shè)檢驗(yàn)和置信區(qū)間的奠基人,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,32,,,,對現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的貢獻(xiàn)：奈曼—皮爾遜理論被認(rèn)為是統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展史上的一次“準(zhǔn)哥白尼革命”。自有統(tǒng)計(jì)學(xué)以來，破天荒第一次在一個(gè)重要領(lǐng)域把其基本概念和要解決的問題嚴(yán)格地用數(shù)學(xué)表達(dá)出來。把統(tǒng)計(jì)問題的解化為一個(gè)數(shù)學(xué)優(yōu)化問題。巨大意義：指導(dǎo)和影響了統(tǒng)計(jì)學(xué)以后的發(fā)展方向,統(tǒng)計(jì)

18、學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,33,,,,近代統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展的兩大路徑 描述統(tǒng)計(jì)學(xué) 描述統(tǒng)計(jì)學(xué)的目的是在“統(tǒng)計(jì)描述”的意義下，綜合整理給定的數(shù)據(jù)集，例如對位置、離差、各階矩和指數(shù)的測量，計(jì)算得到各種描述統(tǒng)計(jì)量，比如平均值、中位數(shù)和眾數(shù)等，并用來比較不同的數(shù)據(jù)集合。通過某些圖形，例如直方圖、條形圖、箱圖和二維平面圖等，來表現(xiàn)數(shù)據(jù)直觀顯著的特征。相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析稱為描述數(shù)據(jù)分析。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/

19、3,34,,,近代統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展的兩大路徑 推斷統(tǒng)計(jì)學(xué) 推斷統(tǒng)計(jì)學(xué)的目的是以概率論為基礎(chǔ)，對觀察數(shù)據(jù)所選定的隨機(jī)概率模型進(jìn)行估計(jì)、假設(shè)檢驗(yàn)、預(yù)測和決策推斷等統(tǒng)計(jì)方法的綜合。數(shù)據(jù)綜合整理的目的是要從數(shù)據(jù)中獲取一切有效信息。相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析稱為推斷數(shù)據(jù)分析。 推斷統(tǒng)計(jì)學(xué)的歷史較短，產(chǎn)生于十九世紀(jì)，主要代表人物有凱特勒、高爾登、皮爾遜、費(fèi)歇、沃爾德等。,統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡史—現(xiàn)代發(fā)展,2024/4/3,35,如何有效地收集數(shù)據(jù),

20、數(shù)據(jù)是廣義的 試驗(yàn)、觀測、調(diào)查的結(jié)果以及歷史記錄數(shù)據(jù)來自于客觀世界 比如：生命科學(xué)、信息科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、 地理環(huán)境、工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的有效收集 社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)： 建立指標(biāo)體系，利用統(tǒng)計(jì)報(bào)表； 抽樣調(diào)查； 科學(xué)與技術(shù)數(shù)據(jù)：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、 實(shí)地勘測,2024/4/3,36,如何有效地分析數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)建模 給數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)臄?shù)

21、學(xué)描述統(tǒng)計(jì)推斷 關(guān)于模型未知部分的估計(jì)或檢驗(yàn)基本要求 必須對由數(shù)據(jù)作出的科學(xué)陳述的不確定性提供一種度量,有效的數(shù)據(jù)分析,回答特定問題,提供新研究方向信息,,,2024/4/3,37,如何有效地分析數(shù)據(jù),結(jié)果表述 均值±均方差 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)證明：抽煙對健康有害 由統(tǒng)計(jì)可知：不結(jié)婚的男性會(huì)早逝十年 統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明：兩天服一片阿司匹林會(huì)減少心臟病第二次發(fā)作的機(jī)會(huì) 統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明：怕老婆的丈夫的心臟病的機(jī)

22、會(huì)較大 由統(tǒng)計(jì)確認(rèn)：如果每天攝取500毫升的維生素C，生命可以延長6年,2024/4/3,38,如何有效地分析數(shù)據(jù),結(jié)果表述,分位數(shù) 中位數(shù) 區(qū)間估計(jì)數(shù) 。。。。。。。,2024/4/3,39,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—探索真理必不可少的工具,,,應(yīng)用是統(tǒng)計(jì)科學(xué)的原動(dòng)力。 統(tǒng)計(jì)科學(xué)總是與應(yīng)用連在一起的， 結(jié)論的重要性 ，既使是理論統(tǒng)計(jì)，也是強(qiáng)烈依賴于與結(jié)論有關(guān)的應(yīng)用類型。 在這方面它非常不同于計(jì)算數(shù)學(xué)以外的其它所

23、有數(shù)學(xué)分支。,2024/4/3,40,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—探索真理必不可少的工具,,今天，統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究與應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)、管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)金融、商業(yè)貿(mào)易、文學(xué)藝術(shù)等領(lǐng)域。統(tǒng)計(jì)的普遍存在 政府：制定政策、做中長期規(guī)劃、大眾服務(wù)（天 氣預(yù)報(bào)、控制污染等）、傳播信息； 法律：統(tǒng)計(jì)證據(jù)、辨別血緣關(guān)系、身份識別； 醫(yī)藥：診斷、預(yù)后、療效分析、制藥；,2024/4/3,41,,

24、,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—探索真理必不可少的工具,,統(tǒng)計(jì)的普遍存在 研究：硬科學(xué)、軟科學(xué)、藝術(shù)、歷史、文學(xué)、考 古學(xué)等； 大眾：終身決策、明智投資、日常工作； 工業(yè)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、配方試驗(yàn)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)管 理； 經(jīng)濟(jì)：宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)景氣預(yù)測、投資分析； 金融：風(fēng)險(xiǎn)分析、市場特征分析、衍生產(chǎn)品設(shè)計(jì)； 等等,統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是統(tǒng)計(jì)學(xué)家跨

25、出核心與其他科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家的合作研究。這種多渠道合作研究不僅激發(fā)了其他科學(xué)領(lǐng)域中新的發(fā)現(xiàn)和新的研究，也激發(fā)了統(tǒng)計(jì)科學(xué)本身的發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)的進(jìn)步，都無時(shí)不在為統(tǒng)計(jì)學(xué)提出新的挑戰(zhàn)，也給統(tǒng)計(jì)學(xué)提供難得的發(fā)展機(jī)遇,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—探索真理必不可少的工具,2024/4/3,43,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—流行病學(xué)的誕生,,流行病學(xué)是醫(yī)學(xué)的一個(gè)新分支，與疾病的發(fā)生、傳播和控制有關(guān)。英國醫(yī)生斯諾（1813-1858）第一次把統(tǒng)計(jì)學(xué)用于

26、霍亂病傳染的分析，開啟了流行病學(xué)研究之門。今天統(tǒng)計(jì)學(xué)已經(jīng)成為流行病學(xué)研究基礎(chǔ)之一,2024/4/3,44,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用— 流行病學(xué)的誕生,,例、感染SARS病人數(shù)的預(yù)測 2003年春夏之交，北京經(jīng)歷了一場罕見的傳染病威脅，在以胡錦濤為總書記的黨中央正確領(lǐng)導(dǎo)下，戰(zhàn)勝了這場災(zāi)難。 統(tǒng)計(jì)學(xué)家利用統(tǒng)計(jì)模型，建立合適的預(yù)報(bào)模型，為戰(zhàn)勝這場災(zāi)難做出了貢獻(xiàn)。,2024/4/3,45,基于截至到5月30日上午十時(shí)的數(shù)據(jù)，

27、建立了預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果如下：累計(jì)確診病例數(shù)極限值的點(diǎn)估計(jì)為2763，區(qū)間估計(jì)為在2732和2794之間。2.到6月10日左右，確診病例的日凈增數(shù)可望下降到5人以下。3.到7月15日左右，可望在其后連續(xù)20天中沒有新增確診病例。4.5月30日以后，每五天左右的預(yù)測結(jié)果為：,2024/4/3,46,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—生物遺傳學(xué),,例一、被稱為指紋現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)者的高爾頓(F. Galton)在研究人類身高的遺傳特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：子

28、代身高有向平均身高“回歸”的特性，由此產(chǎn)生了現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用的回歸分析這一研究方向。例二、皮爾森(K. Pearson)在試圖證明達(dá)爾文的“適者生存”及孟德爾的碗豆遺傳規(guī)律的工作中，發(fā)展了擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，此檢驗(yàn)現(xiàn)已是現(xiàn)代科學(xué)不可或缺的一種統(tǒng)計(jì)方法。,2024/4/3,47,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—生物遺傳學(xué),,例二、費(fèi)歇爾(R. A. Fisher)一半以上的研究成果都與遺傳有關(guān)，他還擔(dān)任過劍橋大學(xué)遺傳系的主任，他提出的許多著名方法均來自于

29、實(shí)際問題。他的論文和著作都極大地影響了農(nóng)學(xué)和生物學(xué)界科學(xué)家的工作。比如，在1926年出版的《研究工作者的統(tǒng)計(jì)方法》一書被科學(xué)界廣泛使用，僅英文版就出了14版，且被翻譯成多種文字。,2024/4/3,48,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—藥理學(xué)和病毒學(xué),,上世紀(jì)40年代，美國Yale大學(xué)統(tǒng)計(jì)系的布利斯(C. Bliss)教授在美國農(nóng)業(yè)部工作期間，他在參與研制殺蟲劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)在田間試驗(yàn)殺蟲劑會(huì)受到許多無法控制變量的干擾，使結(jié)果無法解釋。后來，他通過統(tǒng)計(jì)實(shí)

30、驗(yàn)研究，創(chuàng)立了決定藥品或毒藥的劑量與模型，稱之為概率單位分析(probit analysis)。此模型生成的最重要的一個(gè)參數(shù)——半數(shù)致死劑量（LD-50），已成為毒物學(xué)檢測中的重要指標(biāo)，該方法已成為毒物學(xué)的主要基礎(chǔ)。,例如：利用網(wǎng)絡(luò)模型識別藥物多靶點(diǎn),關(guān)鍵數(shù)學(xué)問題：如何利用網(wǎng)絡(luò)特征，克服建模與分析的 “維數(shù)爆炸”困難，以便設(shè)計(jì)更好的藥物治療方案,復(fù)雜疾病都是多因素的（包括環(huán)境因素與遺傳因素） 生物分子網(wǎng)絡(luò)模型可用于理解其中的復(fù)雜

31、規(guī)律,生物醫(yī)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)建模與分析,2024/4/3,50,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—軍事上,,例一、1945年美國在廣島和長崎投放原子彈的主要原因?yàn)椋浩樟炙诡D統(tǒng)計(jì)研究小組（簡稱SRG--P）的統(tǒng)計(jì)模擬（仿真）顯示；當(dāng)時(shí)所有的登記方法都無法有效地毀壞日本海岸線上的地雷以減少盟軍的上網(wǎng)，并由此促進(jìn)了統(tǒng)計(jì)模型的研究和發(fā)展。例二、普林斯頓統(tǒng)計(jì)研究小組（簡稱SRG--P）在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了更快地檢測炮彈的質(zhì)量，提出了一種可以實(shí)時(shí)進(jìn)行修正的檢

32、測方法，這項(xiàng)研究結(jié)果當(dāng)時(shí)被列為最高機(jī)密，直到戰(zhàn)爭結(jié)束若干年后，參加這項(xiàng)研究的科學(xué)家都不能對外發(fā)表相關(guān)論文。此項(xiàng)研究產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)研究方向—序貫分析。,2024/4/3,51,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—軍事上,,例三、中科院數(shù)學(xué)院在這方面的成果：均勻設(shè)計(jì)：1978年，我國數(shù)學(xué)家王元院士和統(tǒng)計(jì)學(xué)家方開泰教授因我國導(dǎo)彈指揮儀研制的需要而創(chuàng)立了均勻設(shè)計(jì)，并在國防科技發(fā)展中發(fā)揮巨大作用，產(chǎn)生了重要影響，后來，發(fā)展成為國際統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)研究方

33、向。這一成果獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。,2024/4/3,52,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—工程技術(shù),,,,例一、美國兩位統(tǒng)計(jì)學(xué)家M.Rosenblatt和E. Parzen分別于1956和1962年提出了核估計(jì)方法，并由此推動(dòng)了非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的迅速發(fā)展，核密度回歸方法隨后在工程界得到了很好的應(yīng)用。傻瓜相機(jī)中的自動(dòng)對焦和光圈調(diào)整等,2024/4/3,53,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—工程技術(shù),,例二、在二次世界大戰(zhàn)之后一段時(shí)間內(nèi)，“日本制造”這幾個(gè)字就是

34、“廉價(jià)、粗制濫造的仿制品”的代名詞。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，日本企業(yè)廣泛使用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法，工業(yè)新產(chǎn)品質(zhì)量得到了顯著提高。美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家休哈特（W.Shewhart,1891-1967）、戴明（W.E.Deming，1900-1993）在這方面做出了重要貢獻(xiàn)。,2024/4/3,54,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—工程技術(shù),,例三、上世紀(jì)60年代，田口玄一（G. Taguchi）提出了正交表的內(nèi)外表法，并引入全面質(zhì)量管理，大大提高了日本產(chǎn)品在國際上

35、的聲譽(yù)和競爭力。20世紀(jì)80年代，美國許多公司引進(jìn)田口玄一方法，對美國研制新產(chǎn)品起了推動(dòng)作用。試驗(yàn)設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制在保障工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和研發(fā)新產(chǎn)品方面起著不可替代的作用。,2024/4/3,55,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—經(jīng)濟(jì)與金融,,例一、在經(jīng)濟(jì)科學(xué)中，定量化的趨勢比其他社會(huì)科學(xué)部門更早更深，現(xiàn)在，一系列的統(tǒng)計(jì)方法，包括回歸分析方法、時(shí)間序列方法以及過程統(tǒng)計(jì)等，都在數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。2000年以來，至少有10位諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)獲得者的獲

36、獎(jiǎng)工作與統(tǒng)計(jì)學(xué)密切相關(guān)。瑞典皇家科學(xué)院愛立克?倫德伯教授曾在諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)的授獎(jiǎng)儀式上說：“你們都是把經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展為數(shù)學(xué)和定量科學(xué)的先行者。你們借助于發(fā)展成熟的理論和統(tǒng)計(jì)分析來創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)政策和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的合理基礎(chǔ)的貢獻(xiàn)，涉及重大科學(xué)突破。”,2024/4/3,56,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—經(jīng)濟(jì)與金融,,例二、MEAN-VARIANCE模型是由美國金融計(jì)量學(xué)家Markowitz于1952年提出的。這一基于統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化相結(jié)合的計(jì)量模型一經(jīng)提出便成為

37、重要的金融組合投資模型。直至現(xiàn)在，這個(gè)模型都是國際金融理論界研究的重要領(lǐng)域，也是實(shí)業(yè)界有效的組合投資最重要的定量分析模型， Markowitz也因此而獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。,2024/4/3,57,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—經(jīng)濟(jì)與金融,,例三、ARCH模型是由美國金融計(jì)量學(xué)家R. Engle于1982年提出的。這一基于時(shí)間序列分析的統(tǒng)計(jì)模型一經(jīng)提出便成為重要的金融風(fēng)險(xiǎn)度量模型，以ARCH模型為基礎(chǔ)的金融風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和方法的研究成為該領(lǐng)域的主流

38、。直至現(xiàn)在，ARCH模型都是國際金融實(shí)業(yè)界有效的金融風(fēng)險(xiǎn)控制最重要的定量分析模型，并對金融風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和金融衍生產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，R. Engle也因此而獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。,,政 府,Text 3,Text 4,關(guān)鍵問題：如何建立含蓋不同層次的經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型？如何對經(jīng)濟(jì)政策實(shí)施效果進(jìn)行模擬仿真？,經(jīng)濟(jì)金融系統(tǒng)分析預(yù)測與仿真,2024/4/3,59,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—信息科學(xué),,例一、隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)

39、了文本數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等各種新的數(shù)據(jù)類型。計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了統(tǒng)計(jì)學(xué)向更廣泛的領(lǐng)域拓展。統(tǒng)計(jì)學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于文本挖掘、圖像處理、模式和語音識別、文本與圖像檢索、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘等。,2024/4/3,60,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—文學(xué),,例一、莎士比亞的新詩 1985年11月14日，研究莎士比亞的學(xué)者泰勒從1775年以來就保存在Bodelian圖書館的收藏中發(fā)現(xiàn)了寫在紙片上的九節(jié)新詩。新詩只有429個(gè)詞，沒有記

40、載誰是詩的作者。這首詩會(huì)是莎士比亞的作品嗎？ 兩位美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家利用統(tǒng)計(jì)方法得出結(jié)論： 這首詩用詞風(fēng)格與莎士比亞的風(fēng)格非常一致。,2024/4/3,61,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—文學(xué),,例二、紅樓夢前八十回和后四十回是兩個(gè)不同的作者嗎？ 通常都認(rèn)為紅樓夢前八十回和后四十回是兩個(gè)不同的作者，即前八十回由曹雪芹撰寫，而后四十回有高鶚撰寫。但沒有確切的文字記載為證。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的變點(diǎn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 紅樓夢前八十回和后

41、四十回每回的平均字?jǐn)?shù)在八十回前后有一跳變，認(rèn)為寫作風(fēng)格有顯著變化。,2024/4/3,62,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—社會(huì)調(diào)查,,例一、結(jié)合我國國情，制定了各種人口調(diào)查、社會(huì)調(diào)查、經(jīng)濟(jì)調(diào)查、衛(wèi)生調(diào)查、環(huán)境資源調(diào)查等的抽樣方案，節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，為各級政府管理部門制定相關(guān)的政策和法規(guī)提供了科學(xué)的依據(jù)，對規(guī)避管理決策中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和偏差具有重要的意義。,2024/4/3,63,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—與其他學(xué)科的交叉,,,與許多其它學(xué)科

42、相結(jié)合形成新的交叉學(xué)科與生物醫(yī)學(xué)：“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”、 “生物信息學(xué)”、 “生物計(jì)量學(xué)”等；與經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)：“計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)”、“金融經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)”、 “金融統(tǒng)計(jì)學(xué)”等 ；與保險(xiǎn)學(xué)： “保險(xiǎn)精算學(xué)”,2024/4/3,64,,,,統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用—與其他學(xué)科交叉,,與許多其它學(xué)科相結(jié)合形成新的交叉學(xué)科與工程學(xué)、化學(xué)等學(xué)科：“可靠性統(tǒng)計(jì)”、質(zhì)量控制、“試驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“六西格瑪管理”；與環(huán)境科學(xué)：“環(huán)境計(jì)量學(xué)”等；與計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工

43、智能：“數(shù)據(jù)挖掘” 、“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“機(jī)器學(xué)習(xí)”；與管理科學(xué)：各種各樣的預(yù)報(bào)方法和科學(xué)評估手段。,2024/4/3,65,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),逐漸轉(zhuǎn)向高維與復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析與其它學(xué)科交叉越來越深入統(tǒng)計(jì)應(yīng)用越來越廣泛統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法越來越高效,背景 與數(shù)學(xué)的其他學(xué)科一樣，在新的世紀(jì)里，統(tǒng)計(jì)科學(xué)也面臨著挑戰(zhàn)性問題。 統(tǒng)計(jì)科學(xué)領(lǐng)域中的這些挑戰(zhàn)和其他數(shù)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域有著內(nèi)在的細(xì)微區(qū)別。比如，在其他數(shù)學(xué)領(lǐng)域，大多數(shù)重點(diǎn)

44、都放在那些延續(xù)下來的持久性的挑戰(zhàn)，而在統(tǒng)計(jì)科學(xué)領(lǐng)域，統(tǒng)計(jì)挑戰(zhàn)問題總是隨著新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和新的計(jì)算方法而提出來的。,,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),數(shù)據(jù)的規(guī)模90年代：Tiny_10^2, Huge-10^10現(xiàn)在：粒子物理實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)庫5*10^15數(shù)據(jù)的復(fù)雜性高維、不完全、重污染、非線性、強(qiáng)相依、結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、強(qiáng)噪聲弱信號、等等領(lǐng)域的廣泛性生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)、地理環(huán)境科學(xué)、工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、等等,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),,新領(lǐng)

45、域： 生物信息學(xué)中變異和致病基因的識別 大規(guī)模資產(chǎn)組合分析 預(yù)測科學(xué)中統(tǒng)計(jì)建模 藥品開發(fā)和臨床中復(fù)雜不完全數(shù)據(jù)的統(tǒng) 計(jì)建模 社會(huì)經(jīng)濟(jì)中復(fù)雜隨機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)建模,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步生命科學(xué)：生物信息學(xué)：致病基因的識別 功能基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)模擬與推斷問題 系統(tǒng)生物學(xué) 計(jì)算生物學(xué)醫(yī)學(xué)與制藥：重大疾病（如癌癥、艾滋病等）療效

46、和生存 分析 現(xiàn)代制藥技術(shù)和藥品市場準(zhǔn)入,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),世界科學(xué)技術(shù)進(jìn)步信息科學(xué)：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展形成的高維復(fù)雜的 海量信息處理—數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)模式識別：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論等無線網(wǎng)絡(luò)：無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的最優(yōu)覆蓋等,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),世界科學(xué)技術(shù)進(jìn)步航空航天：航天器目標(biāo)跟蹤技術(shù)航空航天器件和產(chǎn)品的可靠性分析高端技術(shù)：

47、大規(guī)模集成電路晶片生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)、晶片良率分析納米技術(shù)的多尺度建模,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會(huì)發(fā)展程度的指標(biāo)體系建立、相關(guān)數(shù)據(jù)采集、建模與分析適合我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度度量的指標(biāo)體系建立、相關(guān)數(shù)據(jù)采集、建模和分析社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的預(yù)測技術(shù),統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),金融全球化以金融安全為本以金融風(fēng)險(xiǎn)為第一要義以風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管為核心以金融創(chuàng)新為動(dòng)力 安全、全面、協(xié)調(diào)地發(fā)展金融市場,統(tǒng)計(jì)學(xué)面臨的挑戰(zhàn),202