美國在二戰期間做了這個研究,卻意外影響了醫學的研究方法

當我們認為某種治療方法“有效”,是真的對人體產生了作用,還只是某種“倖存者偏差”?

要正確認識這個問題,我們不妨從美國在二戰中的一個故事開始講起。

美國在二戰期間做了這個研究,卻意外影響了醫學的研究方法

距離哥倫比亞大學僅一個街區,有一幢平平無奇的公寓大樓,二戰期間在這裡出入的人,看起來樸實而沉默,在紙醉金迷的曼哈頓中毫不起眼。

但這其實是美軍一項機密計劃——統計研究小組(The Statistical Research Group,SRG)的工作地點。這個小組吸納了當時最頂級的一批統計學家,他們運用專業知識對戰場數據分析支持,為各類軍事問題提供決策方案。

這群人中,有控制論創始人諾伯特·維納(Norbert Wiener)、信息論創始人克勞德·艾爾伍德·香農(Claude Elwood Shannon)、決策理論和貝葉斯分析方法的先驅倫納德·吉米·薩維奇(Leonard Jimmie Savage)、諾貝爾經濟學獎得主米爾頓·弗裡德曼(Milton Friedman)等。

從小就展現其數學天賦的亞伯拉罕·沃德(Abraham Wald),當時正在美國哥倫比亞大學統計學系當教授,在SRG成立早期,他就已經加入並在其中承擔著核心作用。

美國在二戰期間做了這個研究,卻意外影響了醫學的研究方法

亞伯拉罕·瓦爾德(Abraham Wald,1902-1950)

1941年,第二次世界大戰戰況正酣,美軍戰機損失率居高不下。軍方希望為這些戰機加裝裝甲,但是裝甲會使飛機變得更笨重,機動性就會減弱,還會消耗更多的燃油。好鋼要用在刀刃上,如何找到戰機最脆弱的地方避免防禦過度,讓軍方備受困惑。於是他們找到了SRG,尋求提升戰機生存能力的方法。

軍方的要求非常直接,希望Wald教授利用統計方面的專業知識,給出“飛機應該如何加強防護,才能降低被炮火擊落的幾率”的建議。

為了解決這個問題,軍方帶著他們認為可能有用的一些數據來到了SRG(下圖1,表1)。


美國在二戰期間做了這個研究,卻意外影響了醫學的研究方法

軍方帶回來安全返回的飛機受損的部分示意圖


美國在二戰期間做了這個研究,卻意外影響了醫學的研究方法

Wald 教授整理的部分戰機受損數據

這些數據來自於歐洲交戰回來的美國戰機。可以從機身上密密麻麻的彈孔看出戰場的殘酷和激烈程度,但這些彈孔並不是均勻地分佈在飛機上的。Wald教授對美軍轟炸機受損數據分析和研究後發現,機翼是整個飛機中最容易遭受攻擊的位置,發動機則是最少被攻擊的位置。

結果似乎很直觀,軍方很多人都認為,加裝的裝甲就應該用來保護最容易受到攻擊的地方,也就是彈孔最多的地方!

但是Wald教授給出的結論卻截然相反,他明確指出,“我們應該加強對發動機的保護,也就是彈孔最少的地方”。

這個結論與人們的直觀感受明顯是相反的,但大家聽完Wald 教授的解釋,都恍然大悟:

⭕️ 本次統計的樣本,僅包含沒有因敵火射擊而墜毀並安全返航的轟炸機。

⭕️ 假設所有中彈的彈著點會平均分佈在機身各處,而能安全返航的轟炸機中彈數量較多的區域,是即使被擊中也不易導致墜機的部位。

⭕️ 機翼被擊中很多次的轟炸機,大多數仍然能夠安全返航。

⭕️ 發動機彈孔較少的原因並非真的不易中彈,而是一旦中彈,其安全返航並生還的可能性就微乎其微。

軍方最終採取了Wald教授提出的增加發動機防護的建議並付諸實踐,後來證實該決策是完全正確的。

而這項研究在多年後被醫學研究者列入設計中必須考慮的問題,稱其為“倖存者偏差(survivorship bias)”。

“倖存者偏差”是選擇偏差的一種,屬於邏輯謬誤。在醫學研究中,若過度關注“倖存了某些經歷”的人事物,忽略那些沒有幸存的(可能因為無法觀察到),就會造成錯誤的結論。這樣的研究偏倚很常見,也是觀察性研究中常會遇到的問題。

為此,現代醫學設計了一套專門的方法,來避免這種“倖存者偏差”,消除混雜因素帶來的影響,使混雜因素與研究因素無關聯。

現在,讓我們回到開頭的問題。

當你或者你身邊的親人、朋友,認為某種治療方法有效時,是因為本身有效,還是因為“倖存者偏差”?


參考文獻

Ellenberg J. How not to be wrong: The power of mathematical thinking[M]. Penguin, 2015.




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