Естественный эксперимент - Natural experiment

А естественный эксперимент представляет собой эмпирическое исследование, в котором отдельные лица (или группы лиц) подвергаются воздействию экспериментальных и контрольных условий, которые определяются природой или другими факторами, не зависящими от исследователей. Процесс управления экспозициями, возможно, напоминает случайное присвоение. Таким образом, естественные эксперименты наблюдательные исследования и не контролируемый в традиционном понимании рандомизированный эксперимент. Естественные эксперименты наиболее полезны, когда имело место четко определенное воздействие с участием четко определенной субпопуляции (и отсутствие воздействия в аналогичной субпопуляции), так что изменения в результатах могут быть правдоподобно связаны с воздействием.[1][2] В этом смысле разница между естественным экспериментом и неэкспериментальным наблюдательным исследованием состоит в том, что первое включает сравнение условий, которые открывают путь для причинный вывод, но последний - нет.

Натуральные эксперименты используются как дизайн исследования когда контролируется экспериментирование чрезвычайно сложно реализовать или неэтично, например, в нескольких областях исследований, которыми занимается эпидемиология (например, оценка воздействия на здоровье различной степени воздействия ионизирующего излучения на людей, живущих недалеко от Хиросимы во время атомного взрыва[3]) и экономика (например, оценка экономической отдачи от количества обучения взрослых в США[4]).[1][2]

История

Джон Сноу карта, показывающая кластеризацию холера случаи в Сохо во время лондонской эпидемии 1854 г.

Одним из самых известных ранних естественных экспериментов был Вспышка холеры на Брод-стрит в 1854 г. в Лондон, Англия. 31 августа 1854 г. произошла крупная вспышка холера пораженный Сохо. В течение следующих трех дней около Брод-стрит погибли 127 человек. К моменту окончания вспышки погибло 616 человек. Врач Джон Сноу определили источник вспышки как ближайший водопроводный насос, используя карту смертей и болезней, которая показала кластер корпусов вокруг насоса.

В этом примере Сноу обнаружил сильную связь между употреблением воды из насоса и смертями и болезнями из-за холеры. Сноу обнаружил, что Компания Southwark and Vauxhall Waterworks, который снабжал водой районы с высокой атакой, забирал воду из Темза вниз по течению от сырого сточные воды был сброшен в реку. Напротив, районы, которые снабжались водой из Компания водоснабжения Ламбет, которые забирали воду выше по течению от точек сброса сточных вод, имели низкие показатели атаки. Учитывая почти случайное развитие системы водоснабжения в Лондоне середины девятнадцатого века, Сноу рассматривал это развитие как «эксперимент ... в самом большом масштабе».[5] Конечно, воздействие загрязненной воды не находилось под контролем ни одного ученого. Таким образом, это воздействие было признано естественным экспериментом.[6][7][8]

Недавние примеры

Семейный размер

Цель исследования Ангрист и Эванс (1998)[9] заключалась в оценке влияния размера семьи на результаты матери на рынке труда. По крайней мере, по двум причинам корреляция между размером семьи и различными результатами (например, заработком) не информирует нас о том, как размер семьи причинно влияет на результаты на рынке труда. Во-первых, на результаты рынка труда и размер семьи могут влиять ненаблюдаемые «третьи» переменные (например, личные предпочтения). Во-вторых, сами результаты на рынке труда могут повлиять на размер семьи (так называемая «обратная причинность»). Например, женщина может отложить рождение ребенка, если она получит повышение на работе. Авторы заметили, что семьи с двумя детьми, в которых есть два мальчика или две девочки, значительно чаще имеют третьего ребенка, чем семьи с двумя детьми, в которых один мальчик и одна девочка. Таким образом, пол первых двух детей представляет собой своего рода естественный эксперимент: это как если бы экспериментатор случайным образом распределил одни семьи с двумя детьми, а другие - с тремя. Затем авторы смогли достоверно оценить причинно-следственный эффект рождения третьего ребенка на результаты рынка труда. Ангрист и Эванс обнаружили, что деторождение оказывает большее влияние на бедных и менее образованных женщин, чем на высокообразованных женщин, хотя влияние на заработок от рождения третьего ребенка, как правило, исчезает к 13-летию этого ребенка. Они также обнаружили, что наличие третьего ребенка мало повлияло на заработки мужей.[9]

Игра показывает

В экономике игровые шоу - это часто изучаемая форма естественного эксперимента. Хотя игровые шоу могут показаться искусственными контекстами, их можно рассматривать как естественные эксперименты, поскольку контекст возникает без вмешательства ученых. Игровые шоу использовались для изучения широкого спектра различных типов экономического поведения, например принятия решений в условиях риска.[10] и совместное поведение.[11]

Курить запрещено

В Хелена, Монтана а курить запрещено действовал во всех общественных местах, включая бары и рестораны, в течение шестимесячного периода с июня 2002 года по декабрь 2002 года. Хелена географически изолирована и обслуживается только одной больницей. Исследователи отметили, что скорость сердечные приступы снизилось на 40%, пока действовал запрет на курение. Противники закона добились приостановки его применения через шесть месяцев, после чего частота сердечных приступов снова возросла.[12] Это исследование было примером естественного эксперимента, названного кейс-перекрестный эксперимент, где снимок снимается на время, а затем возвращается. Исследование также потенциально предполагает, что неспособность контролировать переменные в естественных экспериментах может помешать исследователям сделать твердые выводы. Критики утверждали, что особенно большое процентное колебание частоты инфаркта миокарда было, вероятно, случайным, учитывая небольшой размер населения.[13]

Испытания ядерного оружия

Испытания ядерного оружия выпустил большое количество радиоактивных изотопы в атмосферу, некоторые из которых могут быть включены в биологические ткани. Выпуск остановился после Договор о частичном запрещении ядерных испытаний в 1963 году, который запретил атмосферные ядерные испытания. Это напоминало масштабный импульсный эксперимент, но не мог проводиться в качестве обычного эксперимента на людях из-за научной этики. Стало возможным несколько типов наблюдений (на людях, родившихся до 1963 г.), например, определение скорости замещения клеток в различных тканях человека.

Проект войны во Вьетнаме

Важный вопрос в экономических исследованиях - от чего зависит заработок. Angrist (1990) оценил влияние военной службы на пожизненные доходы.[14] Используя статистические методы, разработанные в эконометрика,[15] Angrist нажился на приблизительном случайное присвоение из Лотерея во время войны во Вьетнаме, и использовал его как инструментальная переменная связанные с правом (или недопустимостью) военной службы. Поскольку многие факторы могут предсказать, будет ли кто-то служить в армии, лотерея призывников представляет собой естественный эксперимент, в котором тех, кто призван в армию, можно сравнить с теми, кто не призван, потому что эти две группы не должны существенно отличаться до военной службы. Angrist обнаружил, что заработки ветеранов были в среднем примерно на 15 процентов меньше, чем заработки не-ветеранов.

Промышленный меланизм

С Индустриальная революция в девятнадцатом веке многие виды моли, в том числе хорошо изученные моль перечная, ответил на загрязнение атмосферы из Диоксид серы и сажа вокруг городов с промышленный меланизм, резкое увеличение частоты темных форм по сравнению с ранее многочисленными светлыми крапчатыми формами. В двадцатом веке, когда регулирование улучшилось, а загрязнение снизилось, создав условия для крупномасштабного естественного эксперимента, тенденция к промышленному меланизму была обращена вспять, и меланические формы быстро стали редкостью. Эффект привел к выводу, что биологи-эволюционисты Л. М. Кук и Дж. Р. Г. Тернер пришли к выводу, что "естественный отбор - единственное достоверное объяснение общего спада ».[16]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б ДиНардо, Дж. (2008). «Натуральные эксперименты и квази-естественные эксперименты». В Дурлауф, Стивен Н.; Блюм, Лоуренс Э (ред.). Новый экономический словарь Пэлгрейва (Второе изд.). Пэлгрейв Макмиллан. С. 856–864. Дои:10.1057/9780230226203.1162. ISBN  978-0-333-78676-5.
  2. ^ а б Даннинг, Тад (2012). Естественные эксперименты в социальных науках: подход, основанный на дизайне. Издательство Кембриджского университета.
  3. ^ Фридман, Г. Д. (1980). Букварь по эпидемиологии (2-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07-022434-6.
  4. ^ Rosenzweig, M. R .; Вольпин, К. И. (2000). «Естественные« естественные эксперименты »в экономике». Журнал экономической литературы. 38 (4): 827–874. Дои:10.1257 / jel.38.4.827.
  5. ^ Сноу, Дж. (1855). О способе общения холеры (2-е изд.). Лондон: Черчилль. Из книги MacMahon, B. & Pugh, T.F. (1970). Эпидемиология. Бостон: Маленький Браун.
  6. ^ Вспышка холеры в 1854 году является примером естественного эксперимента, который часто обсуждают Дэвид А. Фридман, например в Статистические модели: теория и практика (Издательство Кембриджского университета) [1], глава 1.3 (стр. 6–9).
  7. ^ МакМахон Б. и Пью Т.Ф. (1970). Эпидемиология: принципы и методы. Бостон: Маленький, Браун.
  8. ^ Исследования Сноу о характере болезни были достаточно убедительными, чтобы убедить местный совет отключить скважинный насос. снятие ручки. После замены рукоятки колодезного насоса количество новых случаев заболевания снизилось. Прекратив использование воды из скважинного насоса, власти провели, по сути, второе исследование, исследование с неконтролируемым вмешательством, исследование с группой вмешательства, но без контрольной группы.
  9. ^ а б Ангрист, Дж.; Эванс, В. (1998). «Предложение труда детей и их родителей: свидетельства экзогенных изменений в размере семьи». Американский экономический обзор. 88 (3): 450–477. JSTOR  116844.
  10. ^ Почтовый; Ван ден Асем; Балтуссен; Талер (2008). «Сделка или нет? Принятие решений в условиях риска в крупномасштабном игровом шоу» (PDF). Американский экономический обзор. 98 (1): 38–71. Дои:10.1257 / aer.98.1.38. JSTOR  29729963. S2CID  12816022. SSRN  636508.
  11. ^ ван ден Ассем; ван Долдер; Талер (2012). «Разделить или украсть? Совместное поведение при больших ставках». Наука управления. 58 (1): 2. Дои:10.1287 / mnsc.1110.1413. S2CID  1371739. SSRN  1592456.
  12. ^ Sargent, R.P .; Shepard, R.M .; Гланц, С. А. (2004). «Снижение частоты госпитализаций по поводу инфаркта миокарда, связанное с запретом курения в общественных местах: до и после исследования». Британский медицинский журнал. 328 (7446): 977–980. Дои:10.1136 / bmj.38055.715683.55. ЧВК  404491. PMID  15066887.
  13. ^ Кабат, Джеффри (5 июня 2004 г.). «Эффект общественного запрета на курение в Хелене, штат Монтана». BMJ: Британский медицинский журнал. 328 (7452): 1379. Дои:10.1136 / bmj.328.7452.1379-б. ISSN  0959-8138. ЧВК  420336. PMID  15178633.
  14. ^ Ангрист, Джошуа Д. (1990). «Пожизненный заработок и лотерея во Вьетнаме: свидетельства из административных записей социального обеспечения». Американский экономический обзор. 80 (3): 313–336. JSTOR  2006669.
  15. ^ Ламберт, Б. (2013). Естественные эксперименты в эконометрике. YouTube видео
  16. ^ Cook, L.M .; Тернер, Дж. Р. Г. (2008). «Снижение меланизма у двух британских бабочек: пространственная, временная и межвидовая вариация». Наследственность. 101 (6): 483–489. Дои:10.1038 / hdy.2008.105. PMID  18941471.