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计算机科学 · 课程

评估自动化系统中的数据质量

自动化系统可以运行得完美无缺,却仍因为一个错误的读数而做出糟糕的决定。

本页内容
  1. 读数可能出什么问题?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

决定的好坏取决于背后的数据。数据质量 指的是在系统行动之前,先问读数是否准确、是否存在、是否及时,以及对该情境是否合理。

本课延伸自解释简单的决策模型,并完成自动化与新兴系统中的推理。情境题常常加入一个故障传感器,问会出什么问题以及如何预防。

读数可能出什么问题?

  • 不准确: 数值偏离真实值,例如传感器漂移。
  • 缺失: 没有数值送来,或送来的是占位代码。
  • 过时: 数值是旧的,描述的是房间以前的样子,而不是现在。
  • 不可能: 数值不可能是真的,例如教室温度 99 °C。
  • 位置错误: 传感器测量的地方不具代表性,例如放在加热器旁边。

例题

温室传感器送出 25、26、99、26、25(°C)。风扇规则是“读数平均值高于 35 就 ON”。范围检查只接受 0 至 60 的数值。

没有检查: 25 + 26 + 99 + 26 + 25 = 201,201 ÷ 5 = 40.2。因为 40.2 > 35,风扇无缘无故地打开了。

加上检查:

total ← 0
count ← 0
FOR i ← 1 TO 5
   value ← GetReading()
   IF value >= 0 AND value <= 60
      THEN
         total ← total + value
         count ← count + 1
   ENDIF
NEXT i
average ← total / count
ivaluein range 0 to 60totalcount
125true251
226true512
399false512
426true773
525true1024

平均值是 102 ÷ 4 = 25.5。因为 25.5 不高于 35,风扇保持 OFF。这个检查阻止了一个不可能的数值改变决定。

系统还应该记录有一个数值被拒绝,方便有人去检查传感器。

要留意的错误

常见的错误是说“系统会自己修正数据”。

错误答案: “处理器是电脑,所以会发现 99 是错的。”

学生以为处理器理解实际情况。

处理器只做规则要求它做的事。除非写了检查,否则 99 会像其他数字一样被接受。纠正的做法是说出具体的检查,例如范围检查,并说明系统如何处理被拒绝的数值。

自我检测

1. 传感器送出 12、14、-999、13、15,其中 -999 表示“没有读数”。有效范围是 0 至 50。求被接受数值的平均值。

显示答案

接受的数值:12、14、13、15。总和 = 12 + 14 + 13 + 15 = 54。个数 = 4。平均值 = 54 ÷ 4 = 13.5。如果把 -999 算进去,结果是 -945 ÷ 5 = -189,毫无意义。

2. 在需要每秒更新的系统中,一个迟到十分钟的读数会带来什么问题?

显示答案

这个读数过时。处理器会根据可能已不成立的情况做决定,所以执行器可能做出错误的动作。

3. 为什么范围检查的界限不应设得太窄?

显示答案

过窄的范围可能拒绝真实事件,例如温度真的升高,系统就会忽略它最需要响应的读数。

接下来学什么

本模块最后一课讲如何让笔记对应正确的年份:标注仅限 2029 的新增内容。想练习坏数据的追踪,可以在 Python 推理沙盒中用像上面这样的简短循环。

计算机科学补习的老师常会请你故意把规则弄坏,让你在考题指出弱点之前,先学会自己看出来。

常见问题

什么会让传感器数据质量变差?

读数可能不准确、缺失、过时、对当前情境来说不可能,或取自错误的位置。每一种问题都可能让处理器把规则套用在不真实的东西上。指出具体的问题,比只说数据不好更能得分。

系统如何防范错误读数?

它可以检查每个数值是否落在合理范围内,忽略或标记范围之外的数值,并改用之前有效的读数或发出警报。这些是对数据的检查,不是修改规则。要说明哪种检查适合哪种问题。

异常的读数一定是错误吗?

不一定。真实事件也可能产生异常数值,例如火灾使温度急升。范围检查只应拒绝在该情境下不可能出现的数值。要谨慎设定界限,并决定被拒绝的数值如何处理。

更新于:

下一步

如果你能追踪规则,却很难说明坏数据如何改变结果,一对一的老师可以和你一起构造小型的传感器故障案例,直到这种推理变成习惯。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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