Worldlex Wiki Les observations scientifiques sont entachées de deux types d'erreurs distincts : les erreurs systématiques et les erreurs aléatoires . Les effets des erreurs aléatoires peuvent être atténués par des mesures répétées. En revanche, les erreurs systématiques , ou constantes , doivent être soigneusement évitées, car elles résultent d'une ou plusieurs causes agissant constamment de la même manière et ayant pour effet de toujours modifier le résultat de l'expérience dans le même sens. Elles altèrent donc la valeur observée, et des mesures identiques répétées ne permettent pas de réduire ces erreurs.
Les erreurs de mesure peuvent être résumées en termes d' exactitude et de précision . Par exemple, les mesures de longueur effectuées avec une règle graduée avec précision en centimètres entiers seront sujettes à une erreur aléatoire à chaque utilisation sur la même distance, donnant une valeur légèrement différente et limitant ainsi la précision ; une règle métallique dont la température n'est pas contrôlée sera affectée par la dilatation thermique , ce qui entraînera une erreur systématique supplémentaire et limitera son exactitude.
l'aléatoire ou l'incertitude modélisée par la théorie des probabilités sont attribués à de telles erreurs, il s'agit d'« erreurs » au sens où ce terme est utilisé en statistique.Chaque fois qu’une mesure est répétée, on obtient des résultats légèrement différents. Le modèle statistique couramment utilisé est que l’erreur comporte deux parties additives :
- Erreur aléatoire pouvant varier d'une observation à l'autre.
- Erreur systématique qui se produit toujours, avec la même valeur, lorsque l'on utilise l'instrument de la même manière et dans le même cas.
Certaines erreurs ne sont pas clairement aléatoires ou systématiques, comme l'incertitude liée à l'étalonnage d'un instrument.
Les erreurs aléatoires ou statistiques de mesure entraînent une incohérence des valeurs mesurables entre des mesures répétées d'un attribut ou d' une quantité constante . Ces erreurs aléatoires créent une incertitude de mesure . Elles sont non corrélées entre les mesures. Les mesures répétées suivent une tendance et, pour un grand ensemble de telles mesures, un écart type peut être calculé afin d'estimer l'ampleur de l'erreur statistique.
Les erreurs systématiques sont des erreurs qui ne sont pas dues au hasard, mais à des processus répétables inhérents au système. Parmi les sources d'erreurs systématiques, on peut citer les erreurs d'étalonnage des équipements, l'incertitude des termes de correction appliqués lors de l'analyse expérimentale et les erreurs liées à l'utilisation de modèles théoriques approximatifs. L'erreur systématique est parfois appelée biais statistique . Elle peut souvent être réduite par des procédures standardisées.
L’apprentissage des différentes sciences comprend notamment la maîtrise des instruments et des protocoles standardisés afin de minimiser les erreurs systématiques. Sur le long terme, ces erreurs peuvent être résolues et constituer une forme de « connaissance négative » : les scientifiques acquièrent ainsi la capacité d’éviter certains types d’erreurs systématiques.
Propagation des erreurs
L'erreur systématique est prévisible et généralement constante ou proportionnelle à la valeur réelle. Si sa cause est identifiée, elle peut généralement être éliminée. Les erreurs systématiques sont dues à un étalonnage imparfait des instruments de mesure, à des méthodes d' observation imparfaites ou à des interférences de l'environnement avec le processus de mesure, et affectent toujours les résultats d'une expérience dans un sens prévisible. Un zéro incorrect d'un instrument est un exemple d'erreur systématique en instrumentation.
La norme d'essai de performance PTC 19.1-2005 « Incertitude des essais », publiée par l' American Society of Mechanical Engineers (ASME), traite en détail des erreurs systématiques et aléatoires. De fait, elle définit ses principales catégories d'incertitude en ces termes.