Expérience randomisée - Randomized experiment

Organigramme des quatre phases (recrutement, affectation de l'intervention, suivi et analyse des données) d'un essai randomisé parallèle de deux groupes, modifié à partir de la déclaration CONSORT 2010

En science , les expériences randomisées sont les expériences qui permettent la plus grande fiabilité et validité des estimations statistiques des effets du traitement. L'inférence basée sur la randomisation est particulièrement importante dans la conception expérimentale et dans l' échantillonnage des enquêtes .

Aperçu

Dans la théorie statistique de la conception des expériences , la randomisation consiste à répartir au hasard les unités expérimentales entre les groupes de traitement . Par exemple, si une expérience compare un nouveau médicament à un médicament standard, les patients doivent être affectés soit au nouveau médicament, soit au groupe témoin de médicament standard en utilisant la randomisation.

L'expérimentation randomisée n'est pas aléatoire. La randomisation réduit les biais en égalisant d'autres facteurs qui n'ont pas été explicitement pris en compte dans la conception expérimentale (selon la loi des grands nombres ). La randomisation produit également des plans ignorables , qui sont précieux dans l'inférence statistique basée sur un modèle , en particulier bayésienne ou basée sur la vraisemblance . Dans la conception des expériences, la conception la plus simple pour comparer les traitements est la « conception complètement aléatoire ». Certaines « restrictions sur la randomisation » peuvent survenir avec le blocage et les expériences qui ont des facteurs difficiles à modifier ; des restrictions supplémentaires sur la randomisation peuvent survenir lorsqu'une randomisation complète est impossible ou lorsqu'il est souhaitable de réduire la variance des estimateurs d'effets sélectionnés.

La randomisation du traitement dans les essais cliniques pose des problèmes éthiques. Dans certains cas, la randomisation réduit les options thérapeutiques pour le médecin et le patient, et donc la randomisation nécessite un équilibre clinique concernant les traitements.

Expériences contrôlées randomisées en ligne

Les sites Web peuvent exécuter des expériences contrôlées randomisées pour créer une boucle de rétroaction. Les principales différences entre l'expérimentation hors ligne et les expérimentations en ligne incluent :

• Journalisation : les interactions des utilisateurs peuvent être enregistrées de manière fiable.
• Nombre d'utilisateurs : de grands sites, tels qu'Amazon, Bing/Microsoft et Google, mènent des expériences, chacun comptant plus d'un million d'utilisateurs.
• Nombre d'expériences simultanées : les grands sites exécutent des dizaines d'expériences qui se chevauchent ou qui sont simultanées.
• Robots, qu'il s'agisse de robots d'exploration Web provenant de sources valides ou de robots Internet malveillants .
• Capacité à faire passer les expériences de faibles pourcentages à des pourcentages plus élevés.
• La vitesse/les performances ont un impact significatif sur les métriques clés.

• Capacité à utiliser la période de pré-expérimentation comme test A/A pour réduire la variance.

Histoire

Une expérience contrôlée semble avoir été suggérée dans le Livre de Daniel de l'Ancien Testament. Le roi Nabuchodonosor a proposé que certains Israélites mangent « une quantité quotidienne de nourriture et de vin de la table du roi ». Daniel préférait un régime végétarien, mais le fonctionnaire craignait que le roi "vous voie moins bien que les autres jeunes hommes de votre âge ? Le roi aurait alors ma tête à cause de vous". Daniel proposa alors l'expérience contrôlée suivante : " Testez vos serviteurs pendant dix jours. Ne nous donnez que des légumes à manger et de l'eau à boire. Comparez ensuite notre apparence avec celle des jeunes gens qui mangent la nourriture royale, et traitez vos serviteurs conformément avec ce que tu vois". (Daniel 1, 12-13).

Les expériences randomisées ont été institutionnalisées en psychologie et en éducation à la fin des années 1800, suite à l'invention des expériences randomisées par CS Peirce . En dehors de la psychologie et de l'éducation, les expériences randomisées ont été popularisées par RA Fisher dans son livre Statistical Methods for Research Workers , qui a également introduit des principes supplémentaires de conception expérimentale.

Interprétation statistique

Le modèle causal de Rubin fournit une manière courante de décrire une expérience randomisée. Alors que le modèle causal de Rubin fournit un cadre pour définir les paramètres causaux (c'est-à-dire les effets d'un traitement randomisé sur un résultat), l'analyse des expériences peut prendre un certain nombre de formes. Le plus souvent, les expériences randomisées sont analysées à l'aide d'une ANOVA , d'un test t de Student , d' une analyse de régression ou d'un test statistique similaire .

Preuve empirique que la randomisation fait une différence

Les différences empiriques entre les études randomisées et non randomisées, et entre les essais randomisés de manière adéquate et inadéquate ont été difficiles à détecter.

Voir également

• Tests A/B
• Dissimulation des allocations
• Assignation aléatoire
• Conception de blocs aléatoires
• Essai contrôlé randomisé

Les références

• Caliński, Tadeusz & Kageyama, Sanpei (2000). Conceptions de blocs : Une approche de randomisation, Volume I : Analyse . Notes de cours en statistique. 150 . New York : Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-98578-7.
• Caliński, Tadeusz & Kageyama, Sanpei (2003). Conceptions de blocs : Une approche de randomisation, Volume II : Conception . Notes de cours en statistique. 170 . New York : Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-95470-7.
• Piratage, Ian (septembre 1988). « Télépathie : Origines de la randomisation dans la conception expérimentale ». Isis . 79 (3) : 427–451. doi : 10.1086/354775 . JSTOR  234674 . MR  1013489 .
• Hinkelmann, Klaus ; Kempthorne, Oscar (2008). Conception et analyse d'expériences, volume I : Introduction à la conception expérimentale (deuxième éd.). Wiley. ISBN 978-0-471-72756-9. MR  2363107 .
• Kempthorne, Oscar (1992). "Expériences d'intervention, randomisation et inférence" . Dans Malay Ghosh et Pramod K. Pathak (éd.). Problèmes actuels d'inférence statistique - Essais en l'honneur de D. Basu . Notes de cours de l'Institut de statistique mathématique - Série de monographies. Hayward, Californie : Institut de statistique mathématique. p. 13-31. doi : 10.1214/lnms/1215458836 . ISBN 978-0-940600-24-9. MR  1194407 .