Hva er design av eksperimenter?

Fremskritt innen teknologi og vitenskapelig kunnskap skyldes ofte gevinster i bruken av passende design av eksperimenter. Forståelsen av dette statistiske konseptet gjør det mulig for forskere å tildele årsak-og-virkning-relasjoner og fjerne formodninger og forhåndsoppfatninger fra analysen av resultatene. Forretnings- og økonomiske spørsmål krever like mye omsorg som vitenskapelig forskning i utformingen av eksperimenter.

I den vitenskapelige utformingen av eksperimenter forsøker forskeren å bevise den logiske påstanden: Hvis X, så må Y. Det motsatte må også påvises for å etablere et årsak-og-virkningsforhold: Hvis ikke X, så ikke Y. Intuitivt, forstår vi for eksempel at en plante trenger vann for å leve, og hvis planten ikke mottar vann, vil den dø. En årsakssammenheng eksisterer derfor mellom plantens behov og vann.

Forskeren prøver å bevise begge logiske utsagn gjennom bruk av kontrollgrupper. Ideelt sett opplever de samme forskningsfagene de samme eksperimentelle forholdene samtidig. Når dette ikke er mulig, som ofte er tilfelle i biologiske eksperimenter, blir en andre gruppe av personer tilpasset den første gruppen på så mange faktorer som kan påvirke resultatene som mulig. Effekten av et kosthold, for eksempel, kan testes ved valg av en kontrollgruppe som ligner testgruppen i alder, inntekt, aktivitetsnivå og antall barn. I mer kritiske eksperimenter vil utformingen av eksperimenter inkorporere den faktiske samsvaren med enkeltpersoner; det vil si at fag nummer 1A vil være samme alder, kjønn, aktivitetsnivå og startvekt som emne nummer 1B, men vil motta testdiett, mens 1A ikke vil gjøre det.

Factorial design gjør det mulig å studere mer enn en variabel i det samme eksperimentet, men likevel med samme strenghet som kontrollgrupper, ved å anvende sannsynlighetens matematikk. Gjennombruddene i genetikk oppnådd av Mendel skyldtes faktoreeksperimenter og observasjoner. I disse eksperimentene blir to eller flere uavhengige faktorer testet på to eller flere nivåer. Som et eksempel kan forsøkspersonene bli delt mellom tre uavhengige variabler: vanlig diett, kosthold A eller kosthold B. Hver av disse undergruppene er delt igjen, basert på hvor lang tid dietten brukes, enten tre uker eller seks uker.

Statistiske metoder er ganske enkle å anvende på utformingen av eksperimenter innen naturvitenskapelige områder. I samfunnsvitenskapene, som inkluderer atferdsstudier, er de vanskeligere. I studiet av økonomi og næringsliv er fagene mennesker og selskaper. Disse fagene egner seg ikke lett til å studere i det hele tatt.

Markedsføringsstudier er ofte avhengige av fokusgrupper, hvis omsorg i valg er kritisk. Kunnskap om riktig utforming av eksperimenter er nødvendig for å etablere utvalgskriteriene. Undersøkelser, et vanlig verktøy for produktledere og politiske grupper, krever også denne kompetansen i utformingen deres.