Vad är design av experiment?

Framsteg inom teknik och vetenskaplig kunskap beror ofta på vinster i användningen av lämplig design av experiment. Förståelsen av detta statistiska koncept gör det möjligt för forskare att tilldela orsak-och-effekt-förhållanden och ta bort antaganden och föruppfattningar från analysen av resultaten. Affärs- och ekonomiska frågor kräver lika stor omsorg som vetenskaplig forskning i utformningen av experiment.

I den vetenskapliga utformningen av experiment försöker forskaren att bevisa det logiska uttalandet: Om X, då måste Y. Det motsatta måste också demonstreras för att upprätta ett orsak-och-effekt-förhållande: Om inte X, inte Y. Intuitivt förstår vi till exempel att en växt behöver vatten för att leva, och om anläggningen inte tar emot vatten kommer den att dö. Därför finns ett orsakssamband mellan växtens behov och vatten.

Forskaren försöker bevisa båda logiska uttalanden genom användning av kontrollgrupper. Helst upplever samma forskningsämnen samma experimentella förhållanden samtidigt. När detta inte är möjligt, som ofta är fallet i biologiska experiment, matchas en andra grupp av försökspersoner till den första gruppen i så många faktorer som kan påverka resultaten som möjligt. Effekten av en diet kan till exempel testas genom val av en kontrollgrupp som liknar testgruppen i ålder, inkomst, aktivitetsnivå och antal barn. I mer kritiska experiment kommer utformningen av experiment att innehålla den faktiska matchningen av enskilda ämnen; det vill säga ämne nummer 1A kommer att vara samma ålder, kön, aktivitetsnivå och startvikt som ämne nummer 1B, men kommer att få testdieten, medan 1A inte kommer att göra det.

Faktoriska konstruktioner tillåter att mer än en variabel studeras inom samma experiment, men med samma noggrannhet som kontrollgrupper, genom att använda sannolikhetens matematik. Genombrott i genetik som Mendel åstadkom berodde på faktoriella experiment och observationer. I dessa experiment testas två eller flera oberoende faktorer på två eller flera nivåer. Som ett exempel kan försökspersonerna delas upp mellan tre oberoende variabler: vanlig diet, diet A eller diet B. Var och en av dessa undergrupper delas igen, baserat på hur länge dieten appliceras, antingen tre veckor eller sex veckor.

Statistiska metoder är ganska enkla att tillämpa för utformningen av experiment inom naturvetenskapliga områden. Inom samhällsvetenskaperna, som inkluderar beteendestudier, är de svårare. I studien av ekonomi och företag är ämnena människor och företag. Dessa ämnen lånar sig inte lätt att studera alls.

Marknadsstudier beror ofta på fokusgrupper, vars omsorg i urval är kritiskt. Kunskap om korrekt utformning av experiment är nödvändig för att fastställa urvalskriterierna. Undersökningar, ett vanligt verktyg för produktchefer och politiska grupper, kräver också denna expertis i deras design.