◇ OpenCyber Academy
Máster · Capítulo 6 · Español

Capítulo 6 — Recolección y análisis de datos

Aprendizaje gratuito y abierto para quienes desean proteger a las personas y la tecnología. No se necesita una cuenta para estudiar ni consultar las respuestas.

Capítulo 6 — Recolección y análisis de datos

Mapa de la lección

Lección 06 publicada. Mapa, ejemplo, EX033.

flowchart TD
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["6.1 Disciplina de recolección"]
  N2["6.2 Laboratorio 6: sensibilidad al coeficiente del o"]
  N3["6.3 Un párrafo de resultados honesto"]
  N4["6.5 De los números a las afirmaciones"]
  N5["Síntesis del capítulo"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5
  N5 --> EX["Ejemplo resuelto"]
  EX --> Q["Ejercicio EX033"]

Dibujo lógico

flowchart LR
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["6.1 Disciplina de recolección"]
  N2["6.2 Laboratorio 6: sensibilidad al coeficiente del o"]
  N3["6.3 Un párrafo de resultados honesto"]
  N4["6.5 De los números a las afirmaciones"]
  N5["Síntesis del capítulo"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> Q["EX033"]
[Resultados de aprendizaje y conexión]
    |
    v
[6.1 Disciplina de recolección]
    |
    v
[6.2 Laboratorio 6: sensibilidad al coeficiente del o]
    |
    v
[6.3 Un párrafo de resultados honesto]
    |
    v
[6.5 De los números a las afirmaciones]
    |
    v
[Síntesis del capítulo]
    |
    v
[Ejemplo resuelto] --> [Ejercicio EX033]

Resultados de aprendizaje y conexión

Después de este capítulo usted podrá (1) recolectar datos del modelo y de la instalación bajo un plan congelado, (2) usar semillas emparejadas e intervalos bootstrap, (3) realizar análisis de sensibilidad y (4) redactar un párrafo de resultados honesto.

6.1 Disciplina de recolección

Congele los umbrales a partir de las semillas de ajuste; ejecute las semillas de evaluación; después, Rig R2 con los mismos valores congelados. Registre la semilla, el detector, la clase de ataque, el momento de la alarma y el sobrellenado en el momento de la alarma. No mire los datos de ataque de R2 antes de congelar. En la práctica, escriba un pequeño manifiesto que contenga k, h, el rango de semillas de ajuste y un hash del script de análisis, y niéguese a cargar los archivos de ataque de R2 hasta que exista ese manifiesto. Si cambia k después de ver R2, ya no tiene una validación: tiene otro ejercicio de ajuste, y debe decirlo. Lleve un cuaderno de laboratorio con fecha, persona, identificadores de ejecución y anomalías (microcorte de energía, recalibración de un sensor); las anomalías que coinciden con alarmas son explicaciones rivales.

6.2 Laboratorio 6: sensibilidad al coeficiente del orificio

# Lab 6: bootstrap CI for delay difference (paired) + sensitivity to orifice coefficient.
import random
def delay(seed, orifice=0.02, k=0.8, steps=900, onset=300):
    rng=random.Random(seed); true=est=50.0; s=0.0
    # keep equilibrium near 50: nominal inflow = orifice*50
    for t in range(steps):
        inflow=orifice*50 + rng.gauss(0,0.05)+(0.05 if t>=onset else 0)
        true+=inflow-orifice*true
        lvl=(50.0 if t>=onset else true)+rng.gauss(0,0.3)
        est+=inflow+rng.gauss(0,0.02)-orifice*est
        s=max(0.0,s+abs(lvl-est)-k)
        if s>6 and t>=onset: return t-onset
    return None
for orifice in (0.015,0.02,0.025):
    d8=[]; d6=[]; diffs=[]
    for i in range(150):
        a=delay(i,orifice,0.8); b=delay(i,orifice,0.6)
        if a is not None: d8.append(a)
        if b is not None: d6.append(b)
        if a is not None and b is not None: diffs.append(a-b)
    rng=random.Random(1); boots=sorted(sum(rng.choice(diffs) for _ in diffs)/len(diffs) for _ in range(1000)) if diffs else []
    print(f"orifice={orifice} detected_k0.8={len(d8)}/150 detected_k0.6={len(d6)}/150 "
          f"mean_diff={sum(diffs)/len(diffs):.1f} 95%CI=[{boots[25]:.1f},{boots[974]:.1f}]")

Salida esperada:

orifice=0.015 detected_k0.8=150/150 detected_k0.6=150/150 mean_diff=6.0 95%CI=[5.6,6.4]
orifice=0.02 detected_k0.8=150/150 detected_k0.6=150/150 mean_diff=7.1 95%CI=[6.6,7.6]
orifice=0.025 detected_k0.8=150/150 detected_k0.6=150/150 mean_diff=8.6 95%CI=[7.9,9.4]

El costo en retardo de elegir k = 0.8 en lugar de 0.6 crece a medida que aumenta el coeficiente del orificio (dinámica natural más rápida / señal distinta). Los intervalos describen solo el ruido de la simulación.

El laboratorio empareja semillas: cada semilla se ejecuta con ambas holguras y la diferencia se toma dentro de la semilla, lo que elimina el ruido que comparten ambas ejecuciones. Después, el bootstrap remuestrea esas diferencias emparejadas. Las tres configuraciones del orificio detectan todos los episodios con ambas holguras, de modo que el compromiso está solo en el retardo. Los intervalos describen solo el ruido de la simulación; no dicen nada sobre cómo difiere un tanque real del modelo.

6.3 Un párrafo de resultados honesto

"En el modelo sintético de Harbor Loop, el CUSUM sobre el residuo detectó 80/80 episodios de repetición de la clase A (retardo medio de 37.7 pasos, sobrellenado medio en el momento de la alarma de 1.38) con 0/80 ejecuciones con falsa alarma; la banda de ±1.5 detectó 0/80 con 11/80 ejecuciones con falsa alarma. La clase B (caudalímetro también suplantado) evadió el CUSUM en 80/80 ensayos. El costo en retardo de la holgura más robusta, k = 0.8, frente a 0.6 fue de 6.0–8.6 pasos para coeficientes del orificio de 0.015–0.025. La validación en Rig R2 se informa por separado con umbrales congelados."

El párrafo informa el fracaso con el mismo patrón de frase que el éxito, de modo que la clase B no puede pasarse por alto. Da cada cifra con su denominador y nombra el modelo como sintético. También remite a los resultados de la instalación sin afirmarlos. Compruebe que cada número coincide exactamente con la salida del laboratorio antes de que entre en el trabajo de fin de máster.

6.4 Errores comunes y límites

Semillas independientes para comparaciones emparejadas; intervalos presentados como incertidumbre del mundo real; ocultar la clase B. Las comparaciones emparejadas necesitan la misma semilla para ambas configuraciones; las semillas independientes añaden ruido que oculta las diferencias pequeñas. Los intervalos bootstrap describen la variabilidad de la simulación bajo el modelo, no la incertidumbre sobre plantas reales. La clase B pertenece a la tabla principal de resultados, no a un apéndice, porque es la frontera medida del método y un operador necesita conocerla. Informe las semillas usadas en cada comparación para que otros puedan repetir exactamente el emparejamiento.

6.5 De los números a las afirmaciones

Tras los laboratorios 3 y 6 usted tiene recuentos de detección, retardos, ejecuciones con falsa alarma y una curva de sensibilidad. Convertirlos en afirmaciones exige la escalera del libro doctoral complementario: una observación del protocolo no es una inferencia sobre el proceso. Diga "el CUSUM alarmó con un retardo medio de 37.7 pasos mientras el sobrellenado real era de 1.38" (observación + inferencia sobre el proceso) en lugar de "el CUSUM evita los desbordamientos" (afirmación de consecuencia sin evidencia de las capas de protección). Cuando lleguen los resultados de Rig R2, infórmelos en las mismas unidades para que el lector pueda ver la transportabilidad, o su fallo, sin tener que buscarla.

Mantenga una tabla breve que empareje cada número con la afirmación que respalda y el nivel de esa afirmación. Un retardo en pasos respalda una afirmación de detección; el sobrellenado en el momento de la alarma respalda una inferencia sobre el proceso dentro del modelo; ninguno respalda un enunciado sobre la protección, porque el estudio no midió ninguna capa de protección. Esa tabla alimenta después el registro de afirmaciones.

Ejercicios — capítulo 6

Síntesis del capítulo

Planes congelados, diseños emparejados, barridos de sensibilidad y párrafos honestos, incluida la condición de fracaso, son el estándar de análisis de este trabajo de fin de máster.

Siga estudiando — capítulo 06 de 08

← Capítulo 05 (borrador) · Índice de capítulos del curso · Capítulo 07 (borrador) →

Respuestas desarrolladas

EX033. Use el párrafo de §6.3 con los números de los laboratorios 3/6.

EX034. Las semillas independientes ensanchan los IC (el ruido compartido ya no se cancela).

EX035. Estocásticas: extracciones de ruido. Paramétricas: orificio, k, sesgo. Estructurales: un solo tanque, ignorar el retardo.

EX036. "k y h se registran con hash antes de abrir cualquier dato de ataque de R2".

EX037. Informe la proporción de detección + la mediana del retardo entre las detectadas, o una curva de supervivencia.

EX038. No son incertidumbre sobre plantas reales ni sobre el error estructural del modelo.