4.4.3 Механизмы

Эксперименты измерить то , что произошло. Механизмы объяснить , почему и как это произошло.

Третьей ключевой идеей выхода за рамки простых экспериментов являются механизмы . Механизмы говорят нам, почему и как лечение вызвало эффект. Процесс поиска механизмов также иногда называется поиском промежуточных переменных или посреднических переменных . Хотя эксперименты хороши для оценки причинных эффектов, они часто не предназначены для выявления механизмов. Цифровые эксперименты могут помочь нам идентифицировать механизмы двумя способами: (1) они позволяют нам собирать больше данных процесса и (2) они позволяют нам тестировать многие связанные методы лечения.

Поскольку механизмы сложно определить формально (Hedström and Ylikoski 2010) , я собираюсь начать с простого примера: лаймы и цинга (Gerber and Green 2012) . В восемнадцатом веке у врачей было довольно хорошее чувство, что, когда матросы ели лаймы, у них не было цинги. Цыгана - страшная болезнь, так что это была мощная информация. Но эти врачи не знали, почему липы предотвратили цингу. Только в 1932 году, почти 200 лет спустя, ученые могли надежно показать, что витамин С был причиной того, что известь предотвратила цингу (Carpenter 1988, 191) . В этом случае витамин С является механизмом, благодаря которому липы предотвращают цингу (рисунок 4.10). Разумеется, определение механизма также очень важно с научной точки зрения - наука - это понимание того, что происходит. Идентификация механизмов также очень важна практически. Как только мы поймем, почему лечение работает, мы можем разработать новые методы лечения, которые работают еще лучше.

Рисунок 4.10: Лаймы предотвращают цингу, а механизм - витамин С.

К сожалению, механизмы изоляции очень сложны. В отличие от лаймов и цинги, во многих социальных условиях лечение, вероятно, осуществляется через многие взаимосвязанные пути. Однако, в случае социальных норм и использования энергии, исследователи пытались изолировать механизмы, собирая данные процесса и испытывая соответствующие методы лечения.

Одним из способов проверки возможных механизмов является сбор данных процесса о том, как лечение повлияло на возможные механизмы. Например, напомним, что Allcott (2011) показал, что Home Energy Reports заставил людей снизить потребление электроэнергии. Но как эти отчеты снизили потребление электроэнергии? Какие были механизмы? В последующем исследовании Allcott and Rogers (2014) сотрудничали с энергетической компанией, которая через программу скидок приобрела информацию о том, какие потребители модернизировали свою технику до более энергосберегающих моделей. Allcott and Rogers (2014) обнаружили, что немного больше людей, получающих отчеты Home Energy, обновили свои приборы. Но эта разница была настолько мала, что это могло объяснить лишь 2% снижения потребления энергии в обработанных домохозяйствах. Другими словами, модернизация оборудования не была доминирующим механизмом, благодаря которому в отчете по домашней энергии снизилось потребление электроэнергии.

Второй способ изучения механизмов - запустить эксперименты с несколько разными вариантами лечения. Например, в эксперименте Schultz et al. (2007) и все последующие эксперименты по домашнему энергетическому отчету участникам было предоставлено лечение, в котором были две основные части: 1) советы об экономии энергии и (2) информация об их потреблении энергии относительно их сверстников (рисунок 4.6). Таким образом, возможно, что советы по энергосбережению вызвали изменение, а не информацию о сверстниках. Чтобы оценить возможность того, что одних только советов было достаточно, Ferraro, Miranda, and Price (2011) вступили в партнерство с водной компанией вблизи Атланты, Джорджия, и провели связанный эксперимент по водосбережению с участием около 100 000 домашних хозяйств. Было четыре условия:

• группа, которая получила советы по экономии воды
• группа, которая получила советы по экономии воды и моральную привлекательность для экономии воды
• группа, которая получила советы по экономии воды, а также моральную привлекательность для экономии воды и информацию об их использовании воды по сравнению с их сверстниками
• контрольная группа

Исследователи обнаружили, что лечение только на основе рекомендаций не влияет на использование воды в течение короткого (одного года), среднего (двухлетнего) и длительного (трехлетнего) срока. Советы и обращение с апелляцией привели к тому, что участники уменьшили использование воды, но только в краткосрочной перспективе. Наконец, советы плюс апелляция плюс обработка информации о сверстниках привели к сокращению использования в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе (рисунок 4.11). Эти эксперименты с раздельными обработками - это хороший способ выяснить, какая часть лечения - или какие части вместе - это те, которые вызывают эффект (Gerber and Green 2012, sec. 10.6) . Например, эксперимент Ферраро и его коллег показывает нам, что одних только водосберегающих наконечников недостаточно, чтобы уменьшить потребление воды.

Рисунок 4.11: Результаты Ferraro, Miranda, and Price (2011) . Обработки были отправлены 21 мая 2007 года, а эффекты были измерены в течение лета 2007, 2008 и 2009 годов. Отделив лечение, исследователи надеялись развить лучшее представление о механизмах. Обработка только советов практически не влияла на короткий (один год), средний (два года) и длительный (трехлетний) срок. Советы и обращение с апелляцией привели к тому, что участники уменьшили использование воды, но только в краткосрочной перспективе. Консультация плюс апелляция и обратная обработка информации со стороны сверстников привели к тому, что участники сократили использование воды в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе. Вертикальные бары - это оценочные доверительные интервалы. См. Bernedo, Ferraro, and Price (2014) для фактических учебных материалов. Адаптировано из Ferraro, Miranda, and Price (2011) , таблица 1.

В идеале можно было бы перейти за пределы слоев компонентов (подсказки, подсказки плюс привлекательность, советы плюс апелляцию плюс информацию о сверстниках) до полного факториала, также иногда называемого факториальным дизайном \(2^k\) где каждая возможная комбинация проверяются три элемента (таблица 4.1). Проверяя каждую возможную комбинацию компонентов, исследователи могут полностью оценить влияние каждого компонента в изоляции и в комбинации. Например, эксперимент Ферраро и его коллег не выявил, было ли сопоставлением сверстников достаточно, чтобы привести к долгосрочным изменениям в поведении. Раньше эти полные факториалы были трудными для запуска, потому что они требуют большого количества участников, и они требуют от исследователей возможности точно контролировать и доставлять большое количество процедур. Но в некоторых ситуациях цифровой возраст устраняет эти логистические ограничения.

Таким образом, механизмы - пути, через которые проходит лечение, - невероятно важны. Эксперименты с цифровым возрастом могут помочь исследователям узнать о механизмах посредством: (1) сбора данных процесса и (2) обеспечения полного факториала. Механизмы, предложенные этими подходами, затем могут быть непосредственно проверены экспериментами, специально разработанными для тестирования механизмов (Ludwig, Kling, and Mullainathan 2011; Imai, Tingley, and Yamamoto 2013; Pirlott and MacKinnon 2016) .

В целом, эти три понятия - достоверность, гетерогенность эффектов лечения и механизмов - обеспечивают мощный набор идей для проектирования и интерпретации экспериментов. Эти концепции помогают исследователям выходить за рамки простых экспериментов о том, что «работает» с более богатыми экспериментами, которые имеют более тесные связи с теорией, которые показывают, где и почему лечение работает, и это может даже помочь исследователям разработать более эффективные методы лечения. Учитывая этот концептуальный фон об экспериментах, я теперь перейду к тому, как вы действительно можете сделать свои эксперименты.