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果壳这回真的压中高考作文题了!全国Ⅱ卷:机身弹孔分布

二战期间,为了降低伤亡率,盟军试图增加轰炸机的装甲。但是装甲会让飞机更重,重的飞机就更不灵活,需要燃料更多。要怎么办呢?

海军分析中心的工作人员研究了飞机上的【弹孔分布】,得到了这样一组数据:

引擎:1.11个/平方英尺
机身:1.73个/平方英尺
燃料系统:1.55个/平方英尺
其余部分:1.8个/平方英尺

军官们看到了提升飞机效率的机会:如果你把装甲装在最重要的地方,也就是被打中最多的地方,那么这些装甲就能发挥最大的作用。他们带着数据来找统计学家亚伯拉罕·沃德,请他给出一个计算。

沃德没有给出计算。相反,他提出了一个问题:【失踪的那些弹孔呢?】如果射来的子弹无法瞄准——谁也无法精确瞄准高速飞行的飞机——那么子弹应该均匀分布在整架飞机上。但是引擎的子弹孔明显偏少。它们去了哪里呢?

答案:【失踪的弹孔在失踪的飞机上】。研究者只能研究成功返回机场的飞机。返回的飞机引擎上弹孔少,是因为被打中引擎的飞机很少能回来;而被打成筛子的机身恰好证明了机身并不需要更多的加固。

沃德的建议迅速被采纳了,这个路线不但持续了整个二战,还一直沿用到了今天。没人知道他的这一洞见拯救了多少飞机——也许只有军方自己掌握着数据——但是它依然在全社会的所有领域发挥着威力。死掉的数据不会开口讲话,这被人们称作“幸存者偏差”。

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【幸存者偏差】

“幸存者偏差”是统计学的一种逻辑谬误,它是指我们忽略了【数据筛选】过程的逻辑陷阱,从而得出了一个错误的结论。

假设一所高中的一个班级在几年内考试成绩稳步上升。无论用什么评价标准,这批学生每一年都比前一年做得更好:平均数、中位数、学生在年级水平的百分比等等。我们能不能以此肯定校长的工作,甚至提名这所学校的领导为“年度最佳校长”呢?

恰恰相反,这些数据值得质疑。如果你有一屋子高矮不齐的人,强迫最矮的那个离开房间也会使整个房间的平均身高上升,但这样做并不会使任何人的身高变高。这就是幸存者偏差的猫腻,在这种情况下,样本中去掉了一些观测数据,那么对于剩余数据的分析也势必会产生变化。

假设我们的校长真不是个好人:他学校里的学生啥也没学到,每年都有半数人辍学,没有任何一名学生实际上考得更好,但这所学校的考试分数反而看上去很漂亮。因为学得最差的学生(也是考试分数最低的学生)最有可能辍学,那么考试分数的平均分会随着更多学生辍学而稳步上升。

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【选择偏倚】

“幸存者偏差”背后更值得深究的问题是:我们如何选择评估样本?在进行统计调查特别是抽样调查时,我们必须确认,接受评估的群体中,每一个成员都有均等的机会入选样本,否则最终得出的结论就会有偏颇。

1936年的美国总统选举就是个很好的例子。《文学文摘》于事前进行了大规模的民调。他们向读者邮寄了1000万份问卷,回收230万份。根据读者的反馈,《文学文摘》预测阿尔夫·兰登将会以绝对优势战胜罗斯福,顺利当选总统。结果事实恰好相反,罗斯福成功连任,实力打脸。

这么大的统计样本,为什么还会产生这种误差呢?其原因就是【样本选择的失误】,又叫做“选择偏倚”。回收的230万份问卷是受访者的自愿选择,他们对此议题有着强烈的兴趣,根本算不上随机样本。《文学文摘》杂志社还通过电话调查的方式对自己的读者进行了抽样调查,但在当时,能订购杂志、安装电话的家庭大多很富裕,他们的观点并不能代表全美民众。

选择偏倚还有其他很多种形式。在机场做消费者问卷调查很可能造成偏倚,因为坐飞机的人大体上会比一般人更富裕;而在一些贫穷街区做同样的调查,问卷结果又会偏向另一端。这类调查所共同面对的问题是,收到的反馈都来自那些愿意在公共场合接受问卷调查的人,而他们同那些不愿意被打扰的人又大不相同。如果你在公共场合问100个人做一份简短的调查,其中只有60人愿意,剩下40个看都不看你一眼就走开。那么这60个人的数据显然就有失偏颇。

每项重要的研究背后都离不开好的数据,是它们使分析成为可能。错误选用的数据,往往会使我们得出完全相反的结论。如果说统计学家是侦探,那么数据就是线索。用正确的方法找到好的数据,永远是侦探心中的第一要务。

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作者:Charles Wheelan
来源:Medium,Garbage In, Garbage Out
翻译:ccyou
图1来自wikipedia.com;图2,“好多科技大佬都退过学,所以我也要退学”就是典型的幸存者偏差,来自dazeinfo.com;图3中的飞机弹孔为示意图。
本文来自果壳少年。

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