Design Experimentu a Statistika - AGA46E

Transkript

1 Design Experimentu a Statistika - AGA46E Czech University of Life Sciences in Prague Department of Genetics and Breeding Summer Term 2015 Matúš Maciak (@ A 211) Office Hours: T 9:00 10:30 or by appointment 1 / 12

2 Celkovy prehled vyuky AGA46 Statistika cast matematicke vedy, ktera spracuvava nahodne udalosti a z nepresnych informaci generuje hodne presne zavery; Pravdepodobnost cast matematicka teorie, ktera vytvari zakladni background potrebny pro fungovani statistickych metod; Dizajn experimentu cast statistiky, ktera navrhuje konkretni experimenty tak, abychom dostali validne a korektne vysledky na predem kladene otazky. 2 / 12

3 Celkovy prehled vyuky AGA46 pravdepodobnost, statistika, design experimentu; (zakladni pojmy, vzajemne souvislosti, a pod.) zakladny princip statistickeho uvazovani pri spracovani dat; (prace s chybou, jeji kontrola, dostatecny pocet pozorovani) jednoduche statisticke modely v realnich situacich; (nektere pravdepodobnostne modely a jejich aplikace v praxi) statisticka analyza, inference, zobecneni na celou populaci; (odhadovani neznamych parametru a zjistovani jejich vlasnosti) finalna interpretace, interpretace, garance presnosti; (interpretace statistickych vysledku vzhledem ke konkretnim problemum) 3 / 12

4 Ruzne statisticke metody Zakladne rozdeleni vsech statistickych metod: parametricke a neparametricke; Parametricke su mnohem presnejsi, vsak vyzaduji overeni nekolika predpokladu, ktere jsou casto klicove. Neprametricke metody vyzaduji pouze hodne mirne predpoklady, avsak jsou mene presne... Kdyz muzeme pouzit parametrickou metodu, je potrebne ju pouzit. zakladne charakteristiky populace; (intervaly spolehlivosti a statisticke testy) srovnavani nekolika populaci (vyberu); (t.testy, Anova, Wilcoxonuv test a Kruskal-Walisuv test) jednoduche vztahy a asociace v populaci; (linearni regrese, kovariance, korelace) 4 / 12

5 Predpoklady a overovani statisticka metoda vyzaduje urcite predpoklady; (napr. nezavislost, stejne rozdeleni, normalita, homoskedasticita, a pod.) predpoklady je nutne dusledne overit, zarucit jejich splneni; (napr. vime z povahy experimentu, ze spusobu zbirani dat, a pod.) nesplneni predpokladu muze mit zasadny vliv na vysledky; (obecne nelze zjistit, jestli vysledky plati, nebo ne...) nesplneni predpokladu neznamena, ze data nelze analyzovat; (existuje mnozstvi jinych metod a principu s jinymi predpoklady) 5 / 12

6 Predpoklady a overovani statisticka metoda vyzaduje urcite predpoklady; (napr. nezavislost, stejne rozdeleni, normalita, homoskedasticita, a pod.) predpoklady je nutne dusledne overit, zarucit jejich splneni; (napr. vime z povahy experimentu, ze spusobu zbirani dat, a pod.) nesplneni predpokladu muze mit zasadny vliv na vysledky; (obecne nelze zjistit, jestli vysledky plati, nebo ne...) nesplneni predpokladu neznamena, ze data nelze analyzovat; (existuje mnozstvi jinych metod a principu s jinymi predpoklady) Overeni a zajisteni platnosti vsech nutnych predpokladov ktere metoda vyzaduje, je zakladni ulohou statistika! 5 / 12

7 Retrospektivny & prospektivny Retrospektivne pozorovani rozsahle databazy s levnym provozem; analyze existujich datovych soubory; observacne a pozorovaci studie; Prospektivne pozorovani experiment navrzeny s konkretnym ucelem; presne stanoveny spuzob zbirani dat; experimentalni data a nasledne vyhodnocovani; 6 / 12

8 Design Experimentu Navrhovani experimentu 7 / 12

9 Design Experimentu Je to konkretni zpusob, jak provest konkretni experiment; (prvni je otazka, ktere nas zajima, nasledne navrhujeme experiment, ktery nam pomuze danou otazku statisticky korektne zodpovedet) 8 / 12

10 Design Experimentu Je to konkretni zpusob, jak provest konkretni experiment; (prvni je otazka, ktere nas zajima, nasledne navrhujeme experiment, ktery nam pomuze danou otazku statisticky korektne zodpovedet) Prvni skutecne navrzeny experiment: James Lind, HMS Salisbury, 1747; (posadka lode s nedostatkem vitaminu C - randomizovany experiment) Presnejsi metody dizajnu: Charles S. Peirce, 1883; ("Illustrations of the Logic of Science" & "A Theory of Probable Inference") Celkova metodologie pro design experimentu: Ronald A. Fisher; (definoval zakladni metody a principy navrhovani experimentu) 8 / 12

11 Asociace vs. kauzalita Statistika ma pouze omezenu moznost zjistovat souvislosti... temer vzdy dokazeme overovat obyvejnou souvislost, temer nikdy ne pricinnou souvislost. Asociace (souvislost): nejcastejsi otazka, kterou ve statistice spracuvavame; jedna se pouze o asociaci, teda urcitou souvislost mezi sledovanymi znaky; (Effects of Causes) Kauzalita (pricinna souvislost): otazka, ktera nas casto zajima, avsak temer nikdy nelze pricinnu souvislost ukazat... chybeji nam totiz nutne pozorovani, ktere nikdy nelze ziskat; (Causes of Effects) 9 / 12

12 Randomizovany experiment Prvni randomizovany experiment Kral Nabuchonodozor; Jediny dizajn experimentu, ktery umoznuje zavery ve zmyslu pricinnej souvislosti kauzality (Causes of Effects); Je zalozeny na nahodnej alokaci subjektu do experimentalnych jednotek; Diky tomu randomizace znizuje nepresnost (minimalizuje bias) a take umoznuje delat zavery o kauzalite (obecna kauzalnost); Vyuziti: Jediny spusob experimentu povoleny k testovani novych leku; 10 / 12

13 Jine verze experimentu Porovnani a observacne studie; Randomizace; Replikace a replikacne experimenty;; Blokove a nahodne blokove experimenty; Ortogonalne experimenty; Faktorialove experimenty; 11 / 12

14 Celkem na zaver existuje cela rada ruznych (jednoduchych aj hodne komplexnych a komplikovanych) statistickych metod; Vpodstate na kazdou situaci je nejaka vhodna metoda; Ukazali jsme si pouze nekolik hodne jednoduchych metod; kazda statisticka metoda vyzaduje splneni konkretnich predpokladu; bez predpokladu je vysledek metody nejisty, neduverihodny; statisticke spracovani dat zacina konkretni otazkou, kteru chceme pomoci dat zodpovedet; nasledne je treba sestavit vhodny experiment, ktery nam poskytne takove data, ktere lze na zodpovedeni otazky vyuzit; v poslednim kroku data analyzujeme a vysledky interpretujeme a zodpovidame otazku z uvodu; v pripade ze nevime najit vhodnou metody ke spracovani dat, je nutne se poradit se statistikem; 12 / 12