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実験を行うときにどんなに慎重であっても、実験エラーが発生する可能性があります。正確な測定を行うことに固有の課題であろうと、機器の問題であろうと、エラーを完全に回避することはほとんど不可能です。この問題に対抗するため、科学者は最善を尽くしてエラーを分類し、測定の不確実性を定量化します。システマティックエラーとランダムエラーの違いを見つけることは、より良い実験を設計し、忍び寄るエラーを最小限に抑えるための学習の重要な部分です。
TL; DR（長すぎる;読まなかった）
系統的エラーは通常、正しく較正されていない機器に起因します。測定デバイスに問題があるため、あなたが取るすべての測定は同じ量だけ間違っています。ランダムエラーは避けられず、時間の経過とともに変化する量の測定や測定の試行が困難なために発生します。これらのエラーは変動しますが、通常は真の値を中心に集中します。
ランダムエラーとは
ランダムエラーは、測定プロセスに内在する予測不能性や不確実性、または測定しようとしている量の変動により変動するエラーを表します。
たとえば、昆虫を測定する科学者は、定規または測定棒のゼロ点に昆虫を配置し、もう一方の端の値を読み取ろうとします。定規自体は、おそらく最も近いミリメートルまでしか測定しないので、これを正確に読み取るのは難しい場合があります。虫の大きさをよく読み、虫の頭がどこで止まるかについての判断に基づいて、虫の実際のサイズを過小評価するか、過大評価することがあります。昆虫は、気付かないうちにゼロ位置からわずかに移動することもあります。このため、測定を複数回繰り返すと、多くの異なる結果が得られますが、実際の値を中心にクラスター化される可能性があります。
同様に、時々刻々と変化する量を測定すると、ランダムエラーが発生します。たとえば、風速は、異なる時点で上昇したり低下したりする場合があります。 1分間測定した場合、1分後には正確に同じになるとは限りません。繰り返しますが、繰り返し測定すると、結果は変動しますが、真の値の周りに集中します。
系統的エラーとは
系統的エラーとは、永続的な問題に起因するものであり、測定値に一貫したエラーをもたらします。たとえば、測定テープが引き伸ばされている場合、結果は常に真の値よりも低くなります。同様に、事前にゼロに設定されていないスケールを使用している場合、キャリブレーションの誤りに起因する体系的なエラーが発生します（たとえば、0の真の重量が5グラムと読み取られる場合、10グラムは15および15グラムは20と読みます）。
システマティックエラーとランダムエラーのその他の違い
システマティックエラーとランダムエラーの主な違いは、ランダムエラーは測定の困難さの結果として真の値を中心に変動するのに対し、システマティックエラーは機器のキャリブレーションの問題により、真の値から予測可能で一貫した逸脱を引き起こすことです。これは、注目に値する2つの余分な違いにつながります。
ランダムエラーは本質的に避けられませんが、システマティックエラーは避けられません。科学者は、どんなに熟練していても、完璧な測定を行うことはできません。測定する量が刻々と変化する場合、測定中に変化を止めることはできません。スケールをいくら細かくしても、正確に読み取ることは依然として課題です。幸いなことに、測定を複数回繰り返して平均をとることにより、この問題を最小限に抑えることができます。
体系的なエラーを見つけるのは難しいかもしれません。これは、測定するすべてが同じ（または同様の）量だけ間違っているため、問題があることに気付かない可能性があるためです。ただし、ランダムエラーとは異なり、多くの場合完全に回避できます。機器を使用する前に適切に較正してください。そうすれば、系統的なエラーが発生する可能性ははるかに低くなります。