Онлайн час в Google Meet
Лого на 91. НЕГ „Проф. Константин Гълъбов“

11. клас · Избираем модул · Урок 13

Извадка, представителност и източници на данните

Извадка и генерална съвкупност; защо малката или изкривената извадка води до грешен извод (самолетите на Уолд, анкетата сред приятели); кой е събрал данните, защо и кога.

Дванадесет реда не са цялото училище

Наборът, който събрахте и почистихте, има 20–30 реда, а примерният — 12. С него можем да кажем нещо за класа. Но можем ли да кажем нещо за всички единадесети класове? За всички ученици в София? Това е въпросът за днес: за кого говорят данните.

Генерална съвкупност

Всички обекти, за които искаме да направим извод: всички ученици в училището, всички писма в пощата, всички пациенти с дадена болест.

Извадка

Частта от съвкупността, за която реално имаме данни. Почти винаги работим с извадка — цялата съвкупност е недостъпна или твърде голяма.

Представителна извадка

Извадка, в която всяка група от съвкупността е застъпена в същото съотношение, както в цялата съвкупност. Изводите от нея важат и за съвкупността.

Кога извадката лъже

ПроблемКакво се случваПример
Твърде малкаслучайността тежи повече от закономерносттатрима от петима анкетирани ходят пеша → „60% от учениците ходят пеша“
Изкривеначаст от съвкупността систематично липсваанкета в час по информатика за интереса към програмиране
Самоподборотговарят само тези, които искат да отговорятонлайн анкета: попълват я най-доволните и най-ядосаните
Оцелеливиждаме само тези, които са „стигнали“ до нассамолетите на Уолд; „успешните са напуснали университета“

Самолетите на Уолд

През Втората световна война американските военни искат да сложат допълнителна броня на бомбардировачите, но бронята е тежка и не може да покрие целия самолет. Събират данни: къде са дупките от куршуми по върналите се самолети. Дупките са по крилата и опашката. Изводът изглежда очевиден — брониране на крилата и опашката.

кабинадвигателКъде са дупките по самолетите, които са се върналиДупки по крилата и опашката — нито една по двигателя и кабината. Защо?
Данните на военните: дупки по върналите се самолети. Дупките са истински; изводът е грешен.

Статистикът Ейбрахам Уолд казва обратното: бронята трябва да отиде там, където няма дупки — по двигателя и кабината. Защото самолетите, ударени там, не са се върнали и не са в данните. Крилата с дупки означават, че самолетът издържа удар в крилата.

Това е пристрастие на оцелелите (survivorship bias): извадката съдържа само тези, които са преминали през някакъв филтър, и този филтър е точно това, което искаме да изучим.

Анкета сред приятели

По-близък пример: питате приятелите си кой предмет е най-интересен и 8 от 10 казват „информатика“. Изводът „учениците харесват информатиката“ е грешен по същата причина — приятелите ви са се събрали покрай общи интереси. Извадката е изкривена още преди да зададете въпроса.

Кой е събрал данните, защо и кога

Данните не се появяват сами. Някой ги е събрал с някаква цел и в някакъв момент — и трите неща оставят следи в тях. Преди да използвате чужд набор, задайте три въпроса:

ВъпросЗащо е важенПример
Кой е събирал?събиращият достига до едни хора, а не до другианкета на училищния профил в Instagram достига само до последователите му
Защо е събирал?целта определя какво е измерено и какво е пропуснатомагазин пази данни за купувачите, не за тези, които са гледали и са си тръгнали
Кога е събирал?светът се променя; старите данни описват стар святданни за най-ползвания браузър от 2010 г. не важат днес

Откъде идват данните най-често: собствени измервания (бавно, но точно за вашата задача), публични набори (бързо, но с чужда цел и с лиценз), системи, които вече работят (базата на училището, логовете на сайт), сензори и устройства. При всеки източник трите въпроса имат различен отговор.

Проверката преди извода

Никоя извадка не е съвършена и това не е причина да не се правят изводи. Причина е изводът да върви с уговорка: за кого важи. Преди да кажете „учениците спят средно 7.3 часа“, минете през пет въпроса:

  1. За коя съвкупност искам да направя извод — класът, училището, всички ученици?
  2. Кой е в извадката и колко са?
  3. Кой от съвкупността липсва в извадката и защо — не е попитан, не е искал да отговори, не е „оцелял“ до момента на събирането?
  4. Кой е събрал данните, с каква цел и кога?
  5. Как изводът би се променил, ако липсващите бяха вътре?

Ако отговорът на третия въпрос е „не знам“, изводът важи само за извадката. Това не е провал — „в нашия клас“ е напълно почтен извод. Провалът е „в нашия клас“ да се превърне мълчаливо в „сред учениците“.

Какво трябва да запомниш

  • Генерална съвкупност — всички, за които искаме извод; извадка — тези, за които имаме данни.
  • Представителната извадка съдържа всички групи от съвкупността в същото съотношение.
  • Четири начина извадката да лъже: твърде малка, изкривена, самоподбор, само оцелелите.
  • Самолетите на Уолд: липсващите в данните са най-важната част от отговора.
  • Повече данни поправят случайността, но не и систематичното пропускане на група.
  • За всеки набор: кой го е събрал, защо и кога. Изводът важи само за тези, които са в извадката.