思维模型格栅

数学与统计 · 9/12

相关不等于因果Correlation vs Causation

两件事一起变化,不代表改变其中一件就能让另一件跟着变。

同一条街上的居民,喝哪家的水,比住在哪里更能解释谁染上霍乱。1854 年,伦敦苏豪区暴发霍乱,医生约翰·斯诺依据死亡地址和饮水查访,锁定了宽街水泵。当时流行的解释是污浊空气致病。附近啤酒厂的工人不饮用宽街水泵水,病例很少;一位住在远处、仍让人送来宽街井水的妇女却染病去世。9 月 7 日,斯诺向地方当局陈述调查结果,次日水泵把手被拆除,但疫情此前已开始回落。真正有说服力的,是那些把喝水与居住地点拆开看的对照。

为什么成立

看见两件事相伴,距离找到原因还差一步

吃冰淇淋的人多时,溺水的人也多。相关描述的是两个量一起变化;因果问的是,主动改变一个量,会不会改变另一个。若减少冰淇淋销售,游泳者并不会因此远离水边。

第三个因素能让两件事一起变化

炎热天气既让人买冰淇淋,也让人下水游泳。天气就是混杂变量:它同时影响我们观察的两件事,使它们看起来彼此推动。只比较冰淇淋销量和溺水人数,就把共同原因漏掉了。

箭头倒过来,也能产生同样的相关

加班最多的团队,项目延期也最多。加班能拖慢工作,项目快延期也能逼人加班。两条路径都能留下相似的数据;知道谁先发生、谁因什么采取行动,才有助于判断箭头朝哪边。

毫无联系的曲线,也会偶然同涨同跌

把许多互不相干的指标两两比较,总能找到几条走势很像的曲线。如果先找到相似走势,再编故事解释,就把偶然配对当成了因果证据。

随机分组让比较更接近“只改变一件事”

测试新药时,用随机方式分配新药和安慰剂,再比较疗效。随机分配让分组不受病情、收入或医生偏好支配,已知和未知的混杂因素因此在平均意义上得到平衡。两组接受相同照护,才能把疗效差异归于分配的治疗。单次实验仍会偶然分得不均,所以结果还要报告不确定程度。

出处

这一模型来自统计学与因果推断,并无单一提出者。皮尔逊在十九世纪末推动了现代相关分析;费舍尔在二十世纪二三十年代系统发展随机化实验设计。1948 年英国医学研究委员会发表的链霉素治疗肺结核试验,是现代随机对照试验的经典里程碑。

换个领域看

医学

把饮食拆开比较

把不同治疗放在相近条件下比较,能更直接地检验疗效。据林德 1753 年的记述,他于 1747 年在“索尔兹伯里号”上把十二名坏血病水手分成六对,给予不同食物或药物,柑橘组恢复最快。同期船上记录未能独立印证,试验真实性存在争议。他描述的比较没有现代随机分组,却展示了如何在共同生活条件下检验不同治疗。

工作

救火的人更忙

故障多的项目获得更多支援,会让支援人数与故障次数一起上升。技术主管看到这组数据,若削减支援,就把项目出问题后的应对当成了问题的起因。沿时间线查看:故障先出现,主管随后调人。要检验支援有没有帮助,可以在条件相近的项目中随机安排额外支援,再比较后续故障。

投资

漂亮曲线会骗人

从大量指标里挑出的同步走势,足以让毫无联系的事看起来像交易信号。投资者翻找天气、比赛结果和商品销量,发现一条与股指同涨同跌的曲线,便据此买卖。更有力的检验,是先固定指标、时间窗口和交易规则,再观察后续数据;若它只能解释挑选它的那段历史,就没有证据支持这套交易依据。

遇事时问自己

  1. 我想做的具体改变是什么,现有证据测到的是这个改变的效果,还是两件事相伴发生?
  2. 有什么第三个因素,能同时推动我观察到的两件事?
  3. 有没有可能是结果先出现,才促使人们采取了我以为的原因?
  4. 这条关系是事先提出的,还是比较许多指标后挑出来的?
  5. 我能否随机安排谁接受改变,让两组获得相同照护,并事先确定要比较的结果?

边界与误用

只需预测时,稳定的相关也有价值:乌云能帮助判断是否带伞;想改变结果时,才必须追问因果。随机试验也有边界:不能为了研究吸烟而要求人吸烟,参与者之间相互影响、退出或不按分组执行,也会妨碍比较。此时可用自然实验、时间顺序和不同来源的证据共同判断。随机试验得出的效果只覆盖所研究的人群、做法和观察期限。最常见的误用,是用“相关不等于因果”一口否定证据;它要求查清原因,而非停止判断。

练一练

电商平台的售后主管把客服随机分成两组,一组获得投诉沟通课名额,另一组照常工作。三个月后,课程组有三成人中途退课。主管只比较结课者和另一组全体客服,发现结课者的客户评分更高,准备扩大培训。

哪一步最能帮助主管判断,提供课程名额是否有效?

一名基金经理注意到,一家冷链设备上市公司的董事长连续增持股票,两个季度后公司利润明显增长。他认为增持推动了经营改善。查阅公告后,他发现新增利润主要来自一批港口冷库订单,而订单签订和扩产都发生在增持之前。

哪种判断最站得住?

一名每天乘公交去医院上早班的护士发现,从窗户看到小区门口撑伞的人多时,公交往往晚点。她先固定观察时段、人数门槛和判断规则,再用随后三个月的通勤记录验证,发现这条规则比只看公交时刻表预测得更准。她准备据此决定何时提前出门。

哪种做法最合理?