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martes, 25 de agosto de 2015

Ejemplo de una gráfica deficiente en reportes cientificos

Realizar gráficas claras y precisas es un deber para todo comunicador de ciencia: reportero o investigador. Pues el lenguaje visual, cuando es bien utilizado, es rápido e impactante. En anteriores entradas he platicado de 10 reglas para hacer buenas gráficas; así también mostré un ejemplo más general sobre el asunto.

Pues bien me encontré con esta imagen de... Anónimo. Esta imagen se puede mejorar mucho, especialmente por un estudiante de ciencias/ingeniería, de modo que la gráfica nueva  brinde información, no distraiga y diga la verdad. Sí, como recomienda E. Tufte.

Esta gráfica se puede mejorar mucho para que comunique
su mensaje con eficiencia e impacto. Autor: Anónimo. ;) 

1) Siempre presenta los puntos experimentales. Puntos experimentales deben marcarse como puntos, no como una linea continua :(  La linea continua puede acompañar a los puntos, que deberian siempre estar presenta. En ocasiones tenemos tantos puntos experimentales, que forman la linea.

2) La lineas base (ejes), los números y las etiquetas de los ejes deben resaltar más. De lo contrario se pierden fácilmente en toda la imagen. Por ello, hay que retirar la cuadricula del interior de la imagen, la cuadricula distrae.

3) Cuida las faltas de ortografia, en los documentos formales debemos cuidar más la ortografia (Pues que no es un blog (LOL) ). La palabra "Angulo" le falta el acento en la primera palabra. Por eso debemos apoyarnos de alguien que busque este tipo de errores antes que los señale un evaluador estricto... si como tu profesor.

4) Marca los puntos importantes. Cuando presentes gráficas es que mostraras tendencias, pero también las cifras importes. Entonces no dejes escapar esa información.

5) Deja en claro que significan las lineas. Para eso se colocan las etiquetas señalando a las líneas. ¿La linea recta representa una regresión de datos o un modelo teórico?

Se trata de aprender del ejemplo, incluso del mal ejemplo. Se trata de ver estos gráficos para mejorar los nuestros. Se trata de hablar de las ideas y como expresarlas mejor, el resto... el resto no es tema de este blog.

5 ejemplos sencillos sobre la correlación y ajuste de líneas, con Excel.

Todos los que nos dedicamos a presentar información por medio de gráficos debemos dominiar el ajuste de curvas a una serie de datos, este post es un comentario sobre la relación de la correlación a los ajustes de líneas rectas.

Cuando hacemos un experimento lo mejor es sólo variar una variable y observar una sola respuesta a ese estimulo. Después, debemos presentar esos datos en un gráfico y buscar una ecuación matemática que nos permita extraer la información de comportamiento que observamos y predecir otros casos.

Pues bien, para mostrar la relación entre la correlación de datos experimentales (que aquí llamamos R cuadrada) y los puntos obtenidos por un ajuste de datos (como es el método de mínimos cuadrados), les presento 5 ejemplos básicos de cómo funciona.

Por ser muy popular, emplee Excel para hacer los gráficos y simulaciones numéricas. 

Caso 1. En una columna hice una serie de números que varían linealmente 1:1:20, y los grafique contra su clon. Por medio de botones alternos, Excel puede desplegar líneas de tendencia, la ecuación de ajuste y el factor R^2 para que se muestre en el gráfico. En este y los otros casos escogimos un ajuste lineal pues este es un ejemplo introductorio y porque la regresión lineal es el modelo matemático muy fácil de interpretar desde el punto de vista físico.

El resultado es una línea que empata con todos los puntos experimentales (que nosotros creamos ;) ), por lo cual el factor R^2 es 1. R^2 es un índice normalizado, de intervalo de 1 a 0, el 1 significa que nuestra elección de ajuste es adecuado, mientras que el 0 representa un pésimo ajuste. Como veremos en este post, es cuestión de criterio que ajuste emplear.


Caso 2. A cada uno de los datos de respuesta originales les he sumando un número aleatorio, use una función propia de Excel que genera los números aleatorios entre 0 y 1. Al obtener la línea de tendencia, observamos que no todos los puntos empatan en los puntos, eso era lo que esperábamos. Por lo cual, efectivamente el factor R^2 disminuyo hasta 0.9981, lo que significa que es una alta correlación, por lo cual el ajuste sigue siendo adecuado pese al ruido presente.


Caso 3. Ahora aumente el nivel de ruido, mulliqué la función aleatoria por 10 y la sume a los datos lineales. El resultado es una mayor dispersión de los puntos, por lo cual la correlación del ajuste lineal disminuyo hasta 0.7859; en estas condiciones este ajuste es muy pobre, incluso se puede pensar en desecharlo.



 


Caso 4. Ahora bien, como tenemos información previa sobre el origen de los datos (como en todo experimento bien planeado), sabemos que el ajuste debe ser lineal, que algunos datos están demasiado alejados de la línea de tendencia; por lo cual, aplicaremos un criterio para eliminar los datos que más se alejan de la línea de tendencia, en este caso el criterio fue tomar a los más alejados a golpe de vista (pues este es un ejemplo didáctico :) ). Esto solo lo puedo hacer si cuento con varios puntos y si confío en el ajuste originalmente elegido. Me quede con 11 datos y obtengo una mejora en el R^2 de 0.7792 a 0.952. Eliminar datos outliers es válido, especialmente si se sistematiza; lo que no es válido es alterar o añadir puntos a conveniencia y sin avisar a quien recibe la información (eso es engañar).

Caso 5. Mejorar la R^2 es solo un criterio para hacer adecuados ajustes de líneas, para nada es una regla increbrantable. Un ejemplo claro es una serie de datos de respuesta que siguen una parábola. Cuando aplicamos una lineal de tendencia obtenemos una R^2 = 0.9435 lo cual es una buena correlación; sin embargo, como sabemos el origen de estos puntos numéricos, es un ajuste equivocado. Lo cual es claro cuando empleando las funciones de Excel ajustamos a una parábola y aumentamos la correlación hasta 1, el valor máximo que se puede obtener.


Conclusión. El factor de correlación entre ajuste de curvas y datos experimentales nos da información sobre lo certero que puede ser el modelo, pero solo es un criterio, que se debe complementar con otra información previa, calculada o inferida.

Actividad sugerida:
Puedes hacer tus propios experimentos numéricos con el archivo original que hice, puedes trabajarlo desde Google Docs. Y recuerda déjanos tus comentarios para mejorar este post que tanta ayuda necesita.

Links de interé:
¿Qué tan bueno es un ajuste? (ingles), para ser más formales sobre el significado de R^2.

jueves, 16 de febrero de 2012

Código matlab: desplazamiento de un haz en función del ángulo

Para su reporte,  pueden usar este código que reproduce las curvas de desplazamiento del haz en una ventana, en función del ángulo. 

%% Script para graficar tres curvas relacionadas con la desviacion de un haz
%% de luz al atrevesar una placa transparente, en fucion del ángulo de
%% incidencia

clc % limpia la pantalla
clear % limpia la memoria temporarl
close all % cierra todas las ventanas de figuras

theta =0:0.01:pi/2; % vector que contiene los grados en radianes
thetas = theta*90*2/pi; % vector en grados: desde cero hasta 90 grados, para
% graficar se entiende mejor
h = 1; % espesor unitario
N =1.3; % indice de refraccion de la primera muestra imaginaria
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
%calculo de desplazamiento
plot(thetas, d*100, 'b'); % graficando, multiplico por 100 para tener
% una referencia porcentual, creo que se
% entiende mejor
hold on

N =2;
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
plot(thetas, d*100, 'r');

N =4;
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
plot(thetas, d*100, 'k');

hold off

% fin del guion matlab

sábado, 17 de septiembre de 2011

Presentación cómo escribir un articulo (ingles)

Me encontre esta excelente presentación sobre cómo redactar un articulo formal y científico. Lealo y lo comentamos en la clase. Pues creo que sus calificaciones pueden subir mucho después de comprender esta presentación

Writing A Research Paper Dr. Nguyen Thi Thuy Minh
 


Dejen un comentario de lo que entendieron o de lo que les deje dudas :D

Dejen que su voz se oiga en la clase.

viernes, 18 de enero de 2008

Presentación muy buena de los avances en la fotónica.

Excelente y completa presentación de divulgación, sobre materiales para la fotónica.

La luz es para la fotónica, como los electrones a la electrónica. La fotónica permite la trasmisión de datos más rápidamente que la electrónica, además de permitir el uso de varios canales de comunicación, por medio de la variación del color, por ejemplo.

Los puntos importantes de la presentación son los cristales fotonicos inorgánicos, las bases del proceso litográfico y los logros alcanzados.

Esta actualizada presentación te pondrá al día en muchos de las pruebas y desarrollos en esta excitante área de la física.