Думай «почему?». Причина и следствие как ключ к мышлению - читать онлайн книгу. Автор: Джудиа Перл, Дана Маккензи cтр.№ 75

Первое, на что следует обратить внимание в табл. 12, — это отсутствующие данные, отмеченные вопросительными знаками. Для одного и того же человека нельзя увидеть более одного потенциального результата. Несмотря на всю очевидность, это важное утверждение. Статистик Пол Холланд однажды назвал его фундаментальной проблемой причинного вывода, и название прижилось. Если бы мы могли заполнить клетки с вопросительными знаками, то ответили бы на все наши вопросы о причинности.

Я никогда не был согласен с представлением Холланда об отсутствующих данных в табл. 12 как о «фундаментальной проблеме», возможно, потому, что я редко представлял проблемы причинности в виде таблицы. Но если подойти к делу фундаментально, становится понятно, что его подход чреват огромными заблуждениями, что мы вскоре увидим. Обратите внимание, что, помимо декоративных заголовков последних трех столбцов, табл. 12 полностью лишена каузальной информации о ED, EX и S, например о том, влияет образование на заработную плату или наоборот. Хуже того, она не позволяет нам представлять такую информацию, даже когда она доступна. Но статистикам, которые видят фундаментальную проблему в отсутствии данных, такая таблица, кажется, открывает безграничные возможности. Действительно, если смотреть на S₀, S₁ и S₂ не как на потенциальные результаты, а как на обычные переменные, у нас есть десятки методов интерполяции для заполнения пробелов или, как сказали бы статистики, условного расчета недостающих данных некоторым оптимальным образом.

Таблица 12. Вымышленные данные для примера с потенциальными результатами

Один из распространенных подходов — сопоставление. Мы ищем пары людей, которые хорошо совпадают по всем переменным, кроме интересующей нас, а затем заполняем их строки, чтобы они соответствовали друг другу. Явный пример здесь — случай Берта и Кэролайн, которые идеально совпадают по стажу. Мы предполагаем, что, если бы у Берта была магистерская степень, он получал бы столько же, сколько Кэролайн (97,0 тысяч долларов), а если бы у Кэролайн была только степень бакалавра, она получал бы, как Берт (92,5 тысяч долларов). Обратите внимание, что сопоставление подразумевает ту же идею, что и ограничение по какому-то фактору (или расслоение): мы выбираем для группы, которые разделяют наблюдаемую характеристику, и используем сравнение, чтобы сделать вывод о характеристиках, которые у них, похоже, не совпадают.

Зарплату Элис трудно оценить таким образом, потому что в данных, которые я привел, для нее нет совпадения. Тем не менее статистики разработали весьма тонкие методы, чтобы сделать условный расчет на основе приблизительных совпадений, и Рубин был одним из пионеров этого подхода. К сожалению, даже самые одаренные его представители не могут превратить данные в потенциальные результаты — даже приблизительно. Ниже я покажу, что правильный ответ принципиально зависит от того, влияет образование на опыт или наоборот, о чем в таблице нет никакой информации.

Второй возможный метод — это линейная регрессия (не путать со структурными уравнениями). В этом подходе мы делаем вид, что данные пришли из какого-то неизвестного случайного источника, и используем стандартные статистические методы, чтобы найти линию (или в данном случае плоскость), которая наилучшим образом соответствует данным. Результатом такого подхода выступает уравнение, которое выглядит следующим образом:

Уравнение (4) говорит нам, что базовая зарплата сотрудника без опыта и только с аттестатом об окончании средней школы составляет (в среднем) 65,0 тысяч долларов. За каждый год опыта заработная плата увеличивается на 2,5 тысяч, а за каждую дополнительную образовательную ступень (до двух) зарплата увеличивается на 5,0 тысяч долларов. Соответственно, аналитик регрессии заявил бы, что наша оценка заработной платы Элис, если бы та имела высшее образование, составляла $65 000 + $2 500 ¥ 6 + $5 000 ¥ 1 = $85 000.

Простота и привычность таких методов объясняет, почему представление Рубина о причинном выводе как о проблеме отсутствия данных пользуется популярностью. Увы, какими бы безобидными ни казались эти методы интерполяции, они в корне ошибочны. Они основаны на данных, а не на модели. Все недостающие сведения заполняются путем изучения других значений в таблице. Как мы узнали благодаря Лестнице Причинности, любой такой метод обречен с самого начала; никакие методы, основанные лишь на данных (первый уровень), не могут ответить на контрфактивные вопросы (третий уровень).

Прежде чем сравнить эти методы со структурной каузальной моделью, давайте исследуем, почему условный расчет без учета модели не работает. В частности, объясним, почему Берт и Кэролайн, которые идеально соответствуют друг другу в плане опыта, на самом деле могут быть совершенно несравнимы, когда дело дойдет до потенциальных результатов. Еще удивительнее, что рациональная причинно-следственная история (подходящая для табл. 12) показала бы: наибольшее соответствие по зарплате у Кэролайн будет с тем, кто не соответствует ей по стажу.

Для начала нужно понять, что стаж, скорее всего, будет зависеть от образования. В конце концов, сотрудникам, получившим диплом, потребовалось для этого четыре года жизни. Таким образом, если бы у Кэролайн была только одна ступень образования (как у Берта), она могла бы использовать это дополнительное время, чтобы получить больший стаж. В этом случае у нее было бы такое же образование, но стаж солиднее, чем у Берта. Таким образом, мы можем заключить, что S₁ (Кэролайн) > S₁ (Берт) вопреки тому, что предсказывало бы наивное сопоставление. Мы видим, что, если у нас есть причинно-следственная история, в которой образование влияет на стаж, сопоставление на основе последнего приведет к несоответствию в потенциальной зарплате.

Удивительно, но равный стаж, который вначале выглядел как приглашение к поиску соответствий, теперь превратился в громкое предупреждение против него. Табл. 12, конечно же, продолжит молчать о таких опасностях. По этой причине я не разделяю стремление Холланда рассматривать причинный вывод как проблему отсутствия данных. Наоборот. Недавняя работа Картики Мохан, моей бывшей студентки, показывает, что даже стандартные задачи с отсутствующими данными нуждаются в причинно-следственном моделировании для их решения.

Теперь давайте посмотрим, как те же данные будут обработаны с помощью структурной причинно-следственной модели. В первую очередь, прежде чем даже посмотрим на данные, нарисуем диаграмму причинности (рис. 53). На ней представим причинно-следственную историю, стоящую за данными, согласно ей стаж «слушает» образование, а зарплата — и то и другое. Фактически мы определили важные вещи, просто взглянув на диаграмму. Если бы наша модель была неправильной и EX было бы причиной ED, а не наоборот, то стаж был бы конфаундером и подбор сотрудников с аналогичным опытом был бы полностью уместным. С ED как причиной EX стаж выступает в роли посредника. Как вы уже наверняка знаете, если перепутать медиатор с конфаундером, мы совершим один из самых страшных грехов в области причинного вывода, что приведет к вопиющим ошибкам. Конфаундер нуждается в поправке, медиатор ее не допускает.