Sarah Flexman est une collégienne de 11 ans qui utilise JMP… pour la conception d'expériences… avec un succès avéré.
Étudiante à la East Garner Magnet Middle School en Caroline du Nord, elle est une chanteuse accomplie, une flûtiste et une athlète. Son père, Greg Flexman, utilise JMP dans ses travaux de direction du groupe d’analyse des processus et des risques chez Talecris Biotherapeutics.
À la fin de 2010, Sarah avait décidé de participer à Prendre d'assaut le château , l'un des événements proposés dans le cadre de la compétition des olympiades scientifiques à l'échelle de l'État. Ce défi particulier consistait à concevoir, construire et lancer un modèle de trébuchet, une catapulte de style médiéval pour lancer des pierres lourdes (voir ci-dessous).
Avec seulement six semaines pour entrer dans l’Olympiade des sciences de la NC, Greg a appris à Sarah comment utiliser JMP pour conception d'expériences (BICHE). Ils se sont tous deux récemment rendus à mon bureau pour me parler du projet de Sarah.
Événement ouvert de l’Olympiade des sciences, le concours de trébuchet comprend de nombreux exigences . Par exemple, le trébuchet devait tenir dans un cube de 75 cm. Des fourchettes de poids pour le contrepoids et le projectile ont été données, mais les valeurs spécifiques ne seront pas connues avant le jour de la compétition, lorsque les concurrents devront prédire le résultat et être ensuite jugés sur la distance et la précision par rapport à leur prédiction.
Sarah a trouvé en ligne un dessin de trébuchet qu’elle aimait bien et elle a calculé les ratios pour les dimensions sur papier. Pour le construire, elle a principalement utilisé des matériaux que sa famille avait déjà à la maison. Par exemple, les roues provenaient du scooter d'un enfant et le bras de lancement faisait partie d'un vieux poteau de tente. Sarah s'est chargée de toute la construction, y compris en coupant le poteau de la tente et des morceaux de plastique. Elle a également assemblé un essieu, une élingue, une chenille pour l’élingue, des longerons et un point d'appui.
Alors, combien d'aide a-t-elle reçue de son père?
«Il m'a aidé avec le DOE», a déclaré Sarah.
«Je l'ai commencée avec DOE. Elle a utilisé le concepteur personnalisé et a rempli les blancs. Tout ce que je lui ai dit, c'est qu'il devrait s'agir d'un modèle de troisième ordre avec interactions. Le concepteur personnalisé génère une table de données avec les valeurs de paramètre X et le script 'Fit Model' prêts à l'emploi », a déclaré Greg.
À l'aide de DOE, Sarah a optimisé l'optimisation de la distance à l'aide du modèle. Cela prédit comment le trébuchet ferait et comment les divers facteurs influaient sur le résultat.
Voici le processus complet de Sarah: elle a construit le trébuchet, l'a testé, utilisé JMP pour l'optimisation de l'impact (DOE) lors de l'optimisation, modifié l'angle du crochet et l'élingue pour améliorer les performances, effectué d'autres tests, saisi ces nouvelles données, réexécuté le modèle et tracé ses graphiques de prévision finaux. Les variables de son DOE étaient la longueur des cordes, le contrepoids et le poids du projectile, et elle optimisait la distance, c'est-à-dire jusqu'où irait le projectile.
«Plutôt que de faire 125 tests parce que nous avons trois variables avec cinq niveaux chacun, le DOE a trouvé un moyen de ne réaliser que 26 tests et d'obtenir approximativement les mêmes résultats. J'ai saisi les résultats, lancé le modèle et utilisé le profileur JMP. J'ai compris comment les variables prédisaient le résultat et trouvé plusieurs tendances », a-t-elle expliqué.
JMP a donc fait une grande différence.
«Parce que j'ai commencé avec plusieurs mois de retard, nous n'avions que peu de temps. JMP nous a fait gagner beaucoup de temps en dessinant les graphiques. Nous aurions dû les dessiner à la main. Le DOE a également énormément caractérisé le trébuchet. Tout cela aurait pris beaucoup plus de temps et je n'avais que six semaines », a-t-elle déclaré.
Sarah a déclaré qu'elle n'avait pas trouvé JMP particulièrement difficile à utiliser. «En général, c'était très facile une fois que j'ai commencé à l'utiliser. Vous ne faites que brancher l'information », a-t-elle déclaré.
Le jour de la compétition, Sarah a amené son trébuchet dans un aréna de l'Université Campbell à Buies Creek. Les concurrents ont été informés des spécificités du poids du projectile (40 grammes) et du contrepoids (2,5 kg). Compte tenu de ces valeurs, Sarah a prédit que son trébuchet tirerait 16 mètres. Comme les autres concurrents, elle disposait de cinq minutes pour effectuer trois tirs. L'espace de compétition n'offrait qu'un placement maximum de cibles de 13 mètres.
Son trébuchet était trop puissant. Dans les trois tentatives, elle a touché le même siège dans l'arène, bien au-delà de la cible de 13 mètres. Donc, malheureusement, son score de précision a été déduit car le projectile a atterri à plusieurs mètres au-delà de la cible, comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous.
«J'aurais dû répéter la course de cinq minutes», a-t-elle noté.
Sarah remporte néanmoins la 2e place du concours régional des collégiens, résultat impressionnant. Bravo Sarah!
Elle a déclaré que la construction du trébuchet et la participation à l'Olympiade des sciences étaient globalement une expérience amusante.
«Je n'avais construit aucun bâtiment comme celui-là. Toute la journée était amusante. C'était un environnement d'apprentissage très ouvert. Vous expérimentiez des choses que vous n'aviez jamais faites auparavant. Je le referais sans hésiter », a déclaré Sarah.
Et elle le fera l'année prochaine.
(Remarque: toutes les photos fournies par Greg Flexman.)
Daniel a écrit:
Est-ce que couper la longueur de piqûre aurait aidé? Elle n’a peut-être pas été autorisée à modifier le trébuchet pendant la compétition, mais ses tests pourraient certainement servir à prédire l’effet de raccourcir sa corde pour réduire la distance à 13 mètres.
En tout cas, les félicitations sont en ordre! Grande application de DOE.
Sarah Flexman a écrit:
Oui j'aurais pu raccourcir les cordes. Je n'avais pas répété la course de cinq minutes, bien que j'aurais dû le faire. Par conséquent, j'étais inquiet à propos du temps et de la disqualification, mais oui, cela aurait réduit le tir à environ 13 mètres.
Steve a écrit:
Excellent travail Sarah!
J'ai une fille de première année et nous venons tout juste de commencer à utiliser un logiciel de mathématiques sur notre ordinateur à la maison pour les projets scolaires. J'ai hâte de terminer avec elle des études statistiques
Je réalise de nombreux projets d'optimisation pour mon entreprise et nous avons souvent constaté que votre expérience était vraie. La solution de conception est bien optimisée et offre une excellente prévisibilité dans l’ensemble des paramètres testés. Dans le monde réel, cependant, des choses / effets inattendus peuvent vous toucher. Dans votre cas, le temps requis pour les tirs et la limite de distance cible de 13 m.
Excellent travail et j'espère que vous ferez encore mieux l'année prochaine!
Steve
Trish Mullins a écrit:
J'ai été juge pour l'événement de conception expérimentale du tournoi régional de l'Olympiade des sciences de Buies Creek, qui s'est tenu à l'Université Campbell le 19 février. C'est merveilleux de voir toutes les choses cool que les enfants pensent chaque année. Allez Sarah!
Storm the Castle n'est pas exactement un "événement ouvert", comme indiqué dans l'article. Votre école doit inscrire une équipe. Les écoles ou les groupes d’écoles d’origine peuvent former des équipes de 18 élèves maximum, qui participeront à des compétitions à deux ou à trois au cours de 23 événements différents. Il faut beaucoup d'aide aux adultes et aux parents pour que les enfants sachent ce dont ils ont besoin pour ces événements. Allez Greg, pour prendre ce genre de temps pour aider!
Trish Mullins
Coordinateur de l'Olympiade des sciences
Lycée Cardinal Gbbons
