Hvad er design af eksperimenter?
Fremskridt inden for teknologi og videnskabelig viden skyldes ofte gevinster i brugen af passende design af eksperimenter. Forståelsen af dette statistiske koncept giver forskere mulighed for at tildele årsag-og-virkning-forhold og fjerne formodning og forudgående opfattelse fra analysen af resultaterne. Erhvervsmæssige og økonomiske spørgsmål kræver lige så meget omhu som videnskabelig forskning i design af eksperimenter.
I den videnskabelige design af eksperimenter forsøger forskeren at bevise den logiske erklæring: Hvis X, så skal Y. Det modsatte skal også demonstreres for at etablere et årsag-og-virkningsforhold: Hvis ikke X, så ikke Y. Intuitivt, forstår vi for eksempel at en plante har brug for vand for at leve, og hvis planten ikke modtager vand, vil den dø. Der findes derfor en årsagssammenhæng mellem plantens behov og vand.
Forskeren forsøger at bevise begge logiske udsagn ved hjælp af kontrolgrupper. Ideelt set oplever de samme forskningsfag de samme eksperimentelle forhold samtidig. Når dette ikke er muligt, som det ofte er tilfældet i biologiske eksperimenter, matches en anden gruppe af individer med den første gruppe i så mange faktorer, som kan påvirke resultaterne som muligt. Effektiviteten af en diæt kan for eksempel testes ved valg af en kontrolgruppe svarende til testgruppen i alder, indkomst, aktivitetsniveau og antal børn. I mere kritiske eksperimenter vil udformningen af eksperimenter inkorporere den faktiske matching af individuelle emner; dvs. emne nr. 1A vil være den samme alder, køn, aktivitetsniveau og startvægt som emne nummer 1B, men modtager testdiet, mens 1A ikke gør det.
Factorial design tillader mere end en variabel at blive undersøgt inden for det samme eksperiment, dog med den samme strenghed som kontrolgrupper ved at anvende sandsynlighedens matematik. Gennembrudene i genetik udført af Mendel skyldtes faktorale eksperimenter og observationer. I disse eksperimenter testes to eller flere uafhængige faktorer på to eller flere niveauer. Som eksempel kan forsøgspersonerne opdeles i tre uafhængige variabler: almindelig diæt, Diæt A eller Diæt B. Hver af disse undergrupper er opdelt igen, baseret på hvor længe kosten anvendes, enten tre uger eller seks uger.
Statistiske metoder er temmelig lette at anvende til design af eksperimenter inden for naturvidenskaben. I samfundsvidenskaben, som inkluderer adfærdsstudier, er de vanskeligere. I studiet af økonomi og erhvervslivet er emnerne mennesker og virksomheder. Disse emner egner sig ikke let til at studere overhovedet.
Markedsundersøgelser afhænger ofte af fokusgrupper, hvis omhu ved udvælgelse er kritisk. Kendskab til korrekt design af eksperimenter er nødvendig for at etablere selektionskriterierne. Undersøgelser, der er et fælles værktøj for produktledere og politiske grupper, kræver også denne ekspertise i deres design.