Думай «почему?». Причина и следствие как ключ к мышлению - Джудиа Перл Страница 38

Но пока мы не готовы, потому, начиная говорить о наблюдательных и экспериментальных исследованиях, мы тут же покидаем мирные воды — сферу искусственного интеллекта — и сразу погружаемся в бурные воды статистики, которые вспенились после несчастливого расставания с причинностью. В ретроспективе оказалось, что борьба за принятие байесовских сетей в сфере ИИ была приятной прогулкой — да нет, роскошным круизом! — по сравнению с боем за диаграммы причинности, который мне пришлось вынести потом. И эта битва идет до сих пор — еще остались островки сопротивления.

Чтобы ориентироваться в этих новых водах, нужно будет понять способы, которыми традиционные статистики научились справляться с причинно-следственные связями, и ограничения этих способов. Поднятые выше вопросы о результатах интервенции, включая прямые и косвенные эффекты, не рассматриваются в традиционной статистике прежде всего потому, что отцы-основатели этой науки очистили ее от языка причин и следствий. Но статистики тем не менее считают допустимым говорить о причинах и следствиях в ситуации рандомизированного контролируемого исследования, в котором препарат A случайным образом назначается одним людям, а не другим, а затем сравниваются наблюдаемые изменения в B. Здесь и традиционная статистика, и наука о причинном выводе воспринимают предложение «А вызывает В» в одном и том же смысле.

Прежде чем мы обратимся к новой науке причин и следствий, проиллюстрированной каузальными моделями, сначала надо попытаться понять сильные стороны и ограничения старой, слепой к моделям науке. Чтобы прийти к выводу «А является причиной В», необходима рандомизация, и РКИ важны для нейтрализации «осложнителей» — вмешивающихся факторов (причины этого и природу обозначенной угрозы мы рассмотрим в следующей главе). По моему опыту, для большинста статистиков, а также для современных специалистов по анализу данных это не самые удобные вопросы, потому что их нельзя сформулировать, используя ориентированный на данные словарь. Более того, они часто не соглашаются по поводу того, что такое осложнение.

Исследовав эти вопросы в свете диаграмм причинности, мы можем поместить РКИ в соответствующий контекст. Целесообразно или рассматривать их как особый случай причинного вывода, или считать причинный вывод сильным расширением РКИ. Любой подход из этих двух имеет право на существование, и не исключено, что люди, которых приучили видеть в РКИ способ определить причинность, найдут второй более подходящим.

Глава 4. Осложнители и наоборот: как убить прячущуюся переменную

Если бы наша концепция каузальных факторов хоть как-то была связана с рандомизированными исследованиями, последние были бы изобретены за пятьсот лет до Фишера.

Автор, 2016

Однажды у Асфеназа, придворного при царе Навуходоносоре, возникла большая проблема. В 597 году до н. э. вавилонский царь разорил Иудейское царство и привел с собой тысячи пленных, среди них и иерусалимскую знать. По обычаю своего царства, он возжелал, чтобы некоторые из них служили ему при дворе, и он приказал Асфеназу сыскать среди них «отроков, у которых нет никакого телесного недостатка, красивых видом и понятливых для всякой науки, и разумеющих науки и смышленых и годных служить в чертогах царских». Этим счастливцам предстояло изучить язык и культуру Вавилона и служить в администрации великой империи, раскинувшейся от Персидского залива до Средиземного моря. На время обучения царь назначил им пищу с царского стола и вино, которое сам пил.

Тут-то и возникла проблема. Один из любимцев вельможи, юноша по имени Даниил, отказался притрагиваться к пище. По религиозным мотивам он не мог есть мясо, приготовленное не по иудейским обычаям, и он попросил, чтобы ему и его товарищам взамен позволили питаться растительной пищей.

Асфеназ рад был бы удовлетворить его просьбу, но боялся, что это заметит царь: «… Если он увидит лица ваши худощавее, нежели у отроков, сверстников ваших, то вы сделаете голову мою виновною пред царем».

Даниил постарался убедить Асфеназа, что диета из воды и овощей не уменьшит их способность служить царю. Как и подобает «разумеющему науки и смышленому», он предложил эксперимент: «Сделай опыт над рабами твоими, — предложил он, — в течение десяти дней пусть дают нам в пищу овощи и воду для питья. И потом пусть явятся пред тобою лица наши и лица тех отроков, которые питаются царской пищею…» И сказал Даниил: «… Поступай с рабами твоими, как увидишь».

Даже если вы не читали эту историю, то, вероятно, уже догадались, что случилось. Даниил и трое его друзей прекрасно чувствовали себя на вегетарианской диете. Царь был настолько поражен их умом и способностью к ученью — не говоря уж об их здоровом, цветущем виде, — что дал им лучшее место при дворе, где «во всяком деле мудрого уразумения… находил их в десять раз выше всех тайноведцев и волхвов, какие были во всем царстве его». Позже Даниил прославился толкованием снов царя и выжил, брошенный в ров со львами.

Библейской истории можно верить либо не верить, но она прекрасно передает суть сегодняшней экспериментальной науки. Асфеназ задает вопрос о причинности: отощают ли мои слуги на вегетарианской диете? Даниил предлагает методологию для работы со всеми подобными вопросами: возьмите две группы людей, одинаковые по всем важным для нас параметрам. Поместите одну из них в новые условия (задайте особую диету, давайте лекарство и т. п.), а вторую группу (называемую контрольной) оставьте в старых условиях (не давайте лекарства и т. п.). Если после подходящего отрезка времени между этими предположительно одинаковыми группами людей наблюдается измеримая разница, тогда новые условия должны быть ее причиной.

Теперь мы называем это контролируемым исследованием. Принцип прост. Чтобы понять каузальный эффект диеты, в идеале нам надо бы сравнить то, что произойдет с Даниилом на одной диете, с тем, что произойдет с ним же на другой, но мы не можем вернуться в прошлое и переписать историю, поэтому делаем лучшее из того, что нам остается: мы сравниваем подопытную группу с контрольной. Очевидно, но при этом очень важно, что группы должны быть сравнимы между собой, им необходимо репрезентативно представлять какую-либо популяцию. Если эти условия соблюдены, результаты могут быть перенесены на популяцию в целом. К чести Даниила, он, похоже, это понимал. Он не просит овощей только для себя: если опыт покажет, что вегетарианская диета лучше, тогда эта диета в будущем будет дозволена всем невольникам-израильтянам. По крайней мере, так я интерпретирую фразу «Поступай с рабами твоими, как увидишь».

Даниил понимал также и то, что сравнения нужно проводить между группами. В этом смысле он уже был мудрее многих наших современников, которые выбирают, например, модную диету только потому, что какая-то их подруга села на нее и