Biometria - EDAP
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Estatística, Hipótese, Método e Ciência

(Leitura complementar ao capítulo 1)
Sumário:

Áreas da Estatística
Definição
Estágios de uma pesquisa
Hipótese científica
Hipótese, Método, Ciência
Inferência, estimador, estimativa
Método
Método indutivo e dedutivo
Teoria científica

Definição

Estatística é um ramo do conhecimento que consta de um conjunto de processos cujo objetivo é a observação, a classificação formal e a análise de fenômenos coletivos ou de massa (finalidade descritiva) e, também, a possibilidade de efetuar inferências indutivas válidas, a partir de dados observados, e buscar métodos para permitir essa inferência (finalidade indutiva).

Portanto, é uma parte da matemática aplicada que fornece métodos para coleta, organização, descrição, análise e interpretação de dados e para a utilização dos mesmos na tomada de decisões.

A Estatística descritiva refere-se à coleta, organização, descrição dos dados, cálculos e interpretação de coeficientes. Já a análise e a interpretação dos dados, associado a uma margem de incerteza, estão à cargo da Estatística indutiva ou Inferencial.

Quando a palavra é utilizada no plural (estatísticas) refere-se a qualquer coleção de dados numéricos, reunidos com o objetivo de fornecer informações sobre uma atividade qualquer. Por exemplo:

estatísticas demográficas: dados numéricos sobre nascimentos, falecimentos, matrimônios, desquites, etc.

estatísticas econômicas: dados numéricos relacionados com emprego, produção, vendas e com todas as atividades ligadas à área econômica.

De modo geral pode-se dizer que cabe à Estatística recolher, organizar e analisar informações, tirar conclusões e efetuar previsões. (topo)

Biometria

É um ramo da ciência que estuda a mensuração dos seres vivos. É a parte da Estatística que investiga atributos biológicos quantitativos, pertinentes a uma população de seres vivos.

É importante lembrar que no processo da investigação, as ideias dos cientistas devem ser testadas. Isso possibilita projetos de pesquisa. (topo)

Hipótese, Método e Ciência

A Ciência trata da investigação racional ou estudo da natureza, direcionada à descoberta da verdade.

Entretanto, em Ciência a demonstração da verdade de uma ideia é realizada por meio da observação experimental - não por tradição, autoridade ou qualquer outro processo.

A observação

Assim, em Ciência nada está definitivamente provado. Portanto, esse processo de demonstração e teste dos fatos, conclusões, leis e teorias, por meio da observação experimental, nunca termina.

Note-se que a observação atenta dos fatos é extremamente importante para o conhecimento da verdade.

Assim, inicialmente deve-se observar o acontecimento, as circunstâncias em que se produz e suas características.

Portanto, a observação deve ser:

reiterada: deve ser realizada várias vezes,

minuciosa: deve verificar o maior número possível de detalhes,

rigorosa: deve ser realizada com a maior precisão possível e

sistemática: deve ser efetuada de forma ordenada. (topo)

Hipótese Científica

Uma hipótese é um conjunto estruturado de argumentos e explicações que possivelmente justifica dados e informações, porém, que ainda não foi confirmada.

Pode ser:

Positiva - Exemplo: Há perigo de contaminação por gripe aviária, ao ingerir carne crua de aves.

Negativa - Exemplo: Não há perigo de contaminação por gripe aviária sem ingestão de carne crua de aves.

Condicional - Exemplo: Se não houver o contato humano direto com aves, não há perigo de contaminação por gripe aviária.

Uma hipótese é considerada científica se for possível encontrar uma situação em que ela seja testada.

Portanto, uma hipótese científica deve ser comprovável. Assim, deverão existir observações que permitam confirmar ou não uma hipótese.

Uma hipótese que não pode ser testada é denominada especulação.

Lembrando que medidas de coleta e observação, bem como o hipotetizar e o prever, geralmente requerem modelos matemáticos, percebe-se imediatamente que a matemática é essencial para o desenvolvimento de muitas ciências, especialmente um de seus ramos, a estatística. (topo)

Método

Método é um procedimento ordenado, passível de ser repetido, para atingir algo material ( tangível ) ou conceitual ( intangível ). A palavra vem do grego, "Méthodos", que significa "caminho para chegar a um fim".

A partir do século XVII, método científico é entendido como a reunião organizada de procedimentos racionais usados para pesquisar e explicar os fatos ou fenômenos da natureza, por meio da observação empírica e da formulação de leis científicas.

Portanto, o método disciplina o trabalho do cientista, excluindo da investigação os preconceitos e o acaso, adaptando a atividade científica às características do objeto estudado, selecionando os meios e processos mais adequados.

Tipos de Método

Muitos tipos de métodos são utilizados em trabalhos acadêmicos.

Pode-se citar: indutivo, dedutivo, hipotético-dedutivo, dialético, comparativo, histórico e outros.

Características do Método

O método deve:

produzir conhecimento aplicável para previsão, explicação e controle de fenômenos

permitir a fiel reprodução do sistema de conhecimento

ser compartilhável e transmissível

ser verificável

É importante lembrar que não há ciência sem a utilização de método científico, mas que o inverso não é necessariamente verdadeiro. (topo)

Método indutivo e dedutivo

Particularmente importantes na ciência são a dedução e a indução. Mas ambos podem apresentar problemas.

No método dedutivo parte-se do geral e universal para o particular, no método indutivo vai-se do particular para o geral. Exemplo:

Dedução:
Quando se percebe que
"Todos os homens são mortais." (uma afirmação geral)
pode-se deduzir que
"Luiz é mortal." (uma afirmação particular).

Indução:
Quando se percebe que
"João morreu.", "Tancredo morreu.", "Juscelino morreu." (várias afirmações particulares)
conclui-se que
"Todos os seres humanos são mortais" (afirmação geral).

Entretanto, ambos os métodos podem apresentar problemas.

Chama-se indução ou conclusão indutiva a passagem de um conjunto finito de casos para um conjunto maior (eventualmente infinito) de casos.

Portanto, o método indutivo consiste na observação de casos particulares para o estabelecimento de hipóteses de caráter geral.

Mas é importante ressaltar que conclusões indutivas são perigosas, pois generalizações de premissas verdadeiras podem levar a uma falsa conclusão.

Aristóteles foi o primeiro a perceber o caráter incerto de conclusões indutivas, mas o primeiro a formulá-lo de forma mais precisa foi David Hume (1711-1776), que também acentuou o caráter temporal das induções:.

A partir de afirmações sobre o passado e o presente
não se pode deduzir uma previsão segura sobre o futuro.

Bertrand Russell exemplificou:

Um peru que todas as manhãs, durante várias semanas, recebeu ração, estaria errado ao supor que no dia 24 de dezembro também seria alimentado, pois, nesse dia, seria sacrificado e iria para a panela para ser servido na ceia de Natal.

No Brasil, em Belém, PA, não há como esquecer que fenômeno semelhante ocorreria com um pato, antes do Círio.

Assim, o mero fato de algo acontecer agora e, mesmo, se repetindo por muitas vezes, não permite que se faça qualquer previsão.

Já, a dificuldade em se lidar com o método dedutivo é determinada pela falta de premissas universalmente verdadeiras, colocando em cheque a sua eficácia para descobrir a verdade.

A conclusão é considerada de modo lógico e válido a partir das premissas. Quando dizemos que a primeira premissa é verdadeira, devemos considerar a existência de argumentos válidos e argumentos sólidos. (topo)

Áreas da Estatística

Nota-se que a Estatística pode ser dividida em três áreas, embora não se trate de ramos isolados:

Amostragem: que trata da coleta de dados

Estatística Descritiva: visa descrever o real de forma de forma a permitir melhor entendê-lo. Trata da organização, apresentação, tratamento e síntese de dados, a fim de descrever e interpretar a realidade atual ou fatos passados relativos ao conjunto observado. O objetivo é informar, prevenir, esclarecer.

Estatística inferencial: constitui o conjunto de métodos cuja finalidade é a tomada de decisões em situações onde há incerteza e variação. A partir de uma amostra da população, permite estender os resultados à população toda. Estabelece conclusões relativas a um conjunto mais vasto de indivíduos (população) a partir da observação de um subconjunto (amostra) com base na estrutura matemática que lhe confere o cálculo das probabilidades. (topo)

Inferência e estimador

Geralmente é preciso conhecer informações gerais da população por meio das amostras, inclusive por ser impossível estudar a população toda.

Então é necessário usar um método de amostragem e estimar valores.

Estatística, parâmetros e estimativa

O resultado de qualquer cálculo estatístico realizado em um grupo de indivíduos ( amostra ou população ) é chamado de estatística.

- Se a estatística for obtida na população denomina-se parâmetro.
- Se for obtida em uma amostra denomina-se estimativa (do parâmetro).

Estimação: conjunto de procedimentos que permite, a partir dos dados amostrais, obter os valor de uma medida representativa na população cujo valor é desconhecido, denominada parâmetro, tais como média e variância, proporções etc.

Assim, uma estimação é uma operação pela qual se extrai uma proposição nova (conclusão) de uma ou mais proposições já conhecidas ( premissas ). É importante notar que a conclusão só será válida se estiver contida e/ou implícita nas premissas.

O valor numérico do estimador é chamado de estimativa. Então, percebe-se que o estimador é uma estatística.

Por exemplo, média, moda e mediana são estimadores do valor central. (topo)

População → Amostragem → Amostra
( parâmetros ) . . .. . . . . . . . . ( estimadores )

← Estimação ( Inferência ) ←

, s
( média e desvio padrão: populacional e amostral )

Qualidades do bom estimador

exato ou não viciado: fornece uma estimativa em torno do valor verdadeiro do parâmetro, sem uma tendência de erro em uma direção especifica,

preciso: fornece uma estimativa (valor) com pequena variação em relação ao parâmetro (ou seja, apresenta um erro padrão baixo),

consistente: a estimativa mais se aproxima do valor do parâmetro, à medida que a amostra cresce,

eficiente: quando se compara dois estimadores exatos (sem viés) um é dito mais eficiente que o outro quando seu erro padrão é menor que o erro padrão do outro.

De um modo geral pode-se pensar que:

Precisão: indica o grau de dispersão de um conjunto de observações em torno de um valor médio, e pode ser medida pelo desvio padrão (s) ou pela variância (s²). Indica o grau de aderência dos valores entre si.

Exatidão (ou acurácia): indica o grau de aderência das observações ao valor verdadeiro que, muitas vezes é desconhecido. Seu valor mais provável é considerado como a média aritmética das observações.

Sempre é desejável que as medidas sejam precisas e exatas. Mas nem sempre isto é possível. E temos que considerar que os instrumentos de medição possuem uma precisão intrínseca que não garante que eles produzam medidas acuradas. (topo)

Estágios de uma pesquisa

1. Redução de um problema a uma hipótese testável. Ou seja, apenas constatar o problema não basta. É necessário associá-lo a uma metodologia, de forma que esse problema possa ser testado.

2. Desenvolvimento de um conjunto de instrumentos (ex: elaboração de um questionário, entrevista, escolha do método laboratorial).

Muitas vezes, na preparação do experimento ou levantamento, deve-se inicialmente fazer um simulado da pesquisa, que é denominado pesquisa piloto.

Esse procedimento é indicado para:

Efetuar um estudo preliminar sobre a constituição da população,

Testar instrumentos de medida,

Constatar dificuldades na coleta da amostra definitiva como gastos, tempo, forma de acesso a fonte de informação ...,

Verificar se outras variáveis são importantes para o estudo,

Prever o tamanho da amostra.

3. Coleta dos dados: Esta é a fase operacional. É o registro sistemático dos dados, com um objetivo determinado.

4. Apuração e apresentação dos dados: Sumarização dos dados, ou seja, resume-se os dados por meio de sua contagem e agrupamento.

Há dois modos de se apresentar os dados observados, que podem se complementar.

Apresentação tabular: é a apresentação numérica dos dados. Os dados são dispostos em linhas e colunas distribuídas de modo ordenado, em tabelas, que têm a vantagem de conseguir expor os resultados sobre um certo assunto de forma sintética, possibilitando uma visão global sobre o tema a ser analisado.

Apresentação gráfica: é a apresentação geométrica dos dados numéricos. A figura obtida permite uma visualização rápida, fácil e clara do fenômeno e de sua variação.

5. Análise e interpretação dos dados: Aplicação de testes levando em conta a hipótese inicial.

Esta fase está ligada essencialmente ao cálculo de medidas e coeficientes, cuja finalidade principal é descrever o fenômeno (estatística descritiva). Na estatística indutiva a interpretação dos dados se fundamenta na teoria da probabilidade, podendo, inclusive, levar a estabelecer uma teoria científica.

6. Comunicação dos resultados: Apresentação em seminários, conferências e/ou publicações.

O raciocínio envolvendo o método científico, mais especificamente em uma pesquisa científica, é composto pelos seguintes passos:

	Objetivo →→
Reformulação do conhecimento ↑		Formulação de questões e hipóteses ↓
Conclusões ↑		Planejamento ↓
Testes ↑		Coleta ↓
	Análise ←←

É importante notar que, no planejamento, primeiramente deve-se definir o universo para o qual se deseja obter conclusões, para depois escolher a forma de obtenção das informações a serem estudadas e analisadas. (topo)

Teoria científica

Uma teoria científica tem as seguintes características:

Explica e organiza fatos previamente sem ligação.

Sugere experimentos úteis, estimulando o progresso científico.

Pode ser testada; suas conclusões podem ser verificadas, e sua pretensão de ser verdadeira está aberta à verificação.

Prevê o resultado de experimentos novos, sendo que se a predição for testada, a confiança naquela teoria aumentará. (topo)

O que é a ciência?

Vídeo: Poesia da Realidade - Sinfonia da Ciência
http://www.youtube.com/watch?v=EYev8dA4a8Y (acessado em 10/04/2011)

(Canção sobre a ciência, montagem com frases de 12 cientistas: Michael Shermer, Jacob Bronowski, Carl Sagan, Neil deGrasse Tyson, Richard Dawkins, Jill Tarter, Lawrence Krauss, Richard Feynman, Brian Greene, Stephen Hawking, Carolyn Porco e PZ Myers.) (topo)

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Última alteração: 7 nov 2011