精度(Accuracy)和 不確定度(Uncertainty)它們不一樣！

“精度” 這個(gè)詞，我們常常用來(lái)評(píng)價(jià)計(jì)量結(jié)果的好壞；然而在計(jì)量學(xué)領(lǐng)域，“不確定度”才是真正專業(yè)的叫法。

“你有多高？”

“你有多高?”

“1米75吧...”

這是在日常對(duì)話中，常見(jiàn)的問(wèn)答。但這個(gè)答案有多高 “精度” 呢?你的身高正好1.75米嗎?你很可能會(huì)把自己的身高*后幾厘米，四舍五入。所以實(shí)際上的身高應(yīng)該在1.71米到1.79米之間吧。

我們可能永遠(yuǎn)無(wú)法準(zhǔn)確知道某人的身高 （呵呵），所以 “問(wèn)詢” 這一方式的 “精度” 其實(shí)無(wú)從得知；因?yàn)椴恢缹?shí)際身高，就無(wú)法得出“問(wèn)詢”結(jié)果與實(shí)際值的數(shù)值差異。

但經(jīng)驗(yàn)告訴我們，可能會(huì)有幾厘米的“折扣”或“水分”，所以根據(jù)這個(gè)回答，實(shí)際身高落在1.71米到1.79米的區(qū)間，是可信的。而這+/-4厘米，在計(jì)量學(xué)領(lǐng)域，就叫“不確定度”。

精度不可得，不確定度才靠譜！

“精度” 如果定義為，計(jì)量結(jié)果與實(shí)際值之間的**數(shù)值差異，那么它就是一個(gè)實(shí)際無(wú)法實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想；并且邏輯上也有問(wèn)題，因?yàn)檫M(jìn)行計(jì)量的初始原因，就是被測(cè)值的未知。

“不確定度”，才是在計(jì)量學(xué)領(lǐng)域，評(píng)估計(jì)量設(shè)備和結(jié)果好壞的參數(shù)。不確定度，正是基于對(duì)測(cè)量結(jié)果值不確定這一事實(shí)的理解，在測(cè)量值基礎(chǔ)之上，定義了一個(gè)范圍，描述了在這一范圍內(nèi)的可信度甚至可信度分布。

比如回到剛才的例子，我們得到了 “1米75吧...” 的回答，心里會(huì)說(shuō)，嗯好吧，十之**在1.71米到1.79米之間吧。這時(shí)候，您就是在用“不確定度”概念，來(lái)理解計(jì)量結(jié)果的專家啊！

如何改進(jìn)計(jì)量結(jié)果“不確定度”？

我們了解到，計(jì)量結(jié)果有不確定性，其數(shù)值有一定的分布，分布的可信范圍，就是不確定度；按形成機(jī)制，和散步狀態(tài)不同，不確定度也有不同的來(lái)源和類型。典型的就可以分為系統(tǒng)性或偶然性。

咱們以另一個(gè)打靶的例子說(shuō)明。如上圖，兩次射擊結(jié)果，環(huán)數(shù)結(jié)果一樣，但它們代表兩種典型的不確定度分布。左圖分布散但是基本居中，偶然性為主，系統(tǒng)性為輔；右圖分布緊湊，但是都打偏了，系統(tǒng)性為主，偶然性為輔。

通過(guò)標(biāo)定或校準(zhǔn)，可以有效地改進(jìn)系統(tǒng)性不確定性分布，如上圖左，進(jìn)行標(biāo)定校正后，槍就不會(huì)每次都偏一點(diǎn)點(diǎn)了。

而偶然性不確定度，常常通過(guò)重復(fù)測(cè)量，然后平均的方法改進(jìn)。將多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果平均為一個(gè)結(jié)果，可以非常有效的抑制偶然性不確定度，讓結(jié)果“正中紅心”，如上圖右。

ZYGO設(shè)備，改善不確定度分布。

ZYGO 白光干涉粗糙度儀，提供各類可溯源計(jì)量標(biāo)塊，如臺(tái)階高度標(biāo)準(zhǔn)塊，橫向尺寸標(biāo)塊，超光滑SiC粗糙度標(biāo)快等等，以支持隨時(shí)標(biāo)定，改善系統(tǒng)性不確定度。

通過(guò)軟件自帶的各類設(shè)置，進(jìn)行重復(fù)量測(cè)和平均，可以進(jìn)一步有效抑制偶然性不確定度。