4.4.3機制

實驗測量發生了什麼。機制解釋為何以及如何發生的。

超越簡單實驗的第三個關鍵思想是機制 。機制告訴我們治療為何或如何產生影響。搜索機制的過程有時也被稱為尋找干預變量或調解變量 。儘管實驗對於估計因果效應是有益的，但它們通常不是為揭示機製而設計的。數字實驗可以幫助我們以兩種方式識別機制：（1）它們使我們能夠收集更多的過程數據;（2）它們使我們能夠測試許多相關的治療方法。

因為正式定義機制很棘手(Hedström and Ylikoski 2010) ，我將從一個簡單的例子開始：酸橙和壞血病(Gerber and Green 2012) 。在十八世紀，醫生們非常清楚地意識到，當水手吃酸橙時，他們並沒有得到壞血病。壞血病是一種可怕的疾病，所以這是有力的信息。但這些醫生不知道為什麼酸橙會預防壞血病。直到1932年，差不多200年後，科學家才能可靠地證明維生素C是石灰防止壞血病的原因(Carpenter 1988, 191) 。在這種情況下，維生素C是石灰防止壞血病的機制 （圖4.10）。當然，識別機制在科學上也是非常重要的 - 許多科學都是關於理解事情發生的原因。實際上，識別機制也非常重要。一旦我們理解為什麼治療有效，我們就可以開發出更好的治療方法。

圖4.10：石灰防止壞血病，其機制是維生素C.

不幸的是，隔離機制非常困難。與酸橙和壞血病不同，在許多社會環境中，治療可能通過許多相互關聯的途徑進行。然而，在社會規範和能源使用的情況下，研究人員試圖通過收集過程數據和測試相關治療來分離機制。

測試可能機制的一種方法是收集有關治療如何影響可能機制的過程數據。例如，回想一下Allcott (2011)表明家庭能源報告導致人們降低用電量。但這些報告是如何降低用電量的呢？機制是什麼？在一項後續研究中， Allcott and Rogers (2014)與一家電力公司合作，該電力公司通過折扣計劃獲得了有關哪些消費者將其電器升級為更節能型號的信息。 Allcott and Rogers (2014)發現接受家庭能源報告的人數略多，他們的設備升級了。但這種差異非常小，只能佔受治療家庭能源使用量減少的2％。換句話說，家電升級不是家庭能源報告降低電力消耗的主要機制。

研究機制的第二種方法是使用稍微不同的治療版本進行實驗。例如，在Schultz et al. (2007)的實驗中Schultz et al. (2007)和所有隨後的家庭能源報告實驗，參與者獲得了一個治療，其中包括兩個主要部分（1）節能技巧和（2）相對於同齡人的能源使用信息（圖4.6）。因此，節能技巧可能是導致變化的原因，而不是同伴信息。為了評估單獨提示可能已足夠的可能性， Ferraro, Miranda, and Price (2011)與喬治亞州亞特蘭大附近的一家自來水公司合作，並開展了涉及約100,000戶家庭的水資源保護相關實驗。有四個條件：

• 一個收到節水技巧的小組
• 一個接受節約用水的提示以及節約用水的道德訴求的團體
• 一個收到節水意見的小組，加上節約用水的道德訴求以及相對於同齡人的用水信息
• 對照組

研究人員發現，在短期（一年），中期（兩年）和長期（三年）期間，僅提示治療對用水量沒有影響。提示和上訴處理導致參與者減少用水量，但僅限於短期。最後，提示加上訴和同伴信息處理導致短期，中期和長期使用減少（圖4.11）。這些帶有非捆綁式治療的實驗是一種很好的方法，可以找出治療的哪個部分 - 或哪些部分在一起 - 是導致這種效果的部分(Gerber and Green 2012, sec. 10.6) 。例如，Ferraro及其同事的實驗告訴我們，單靠節水技巧不足以減少用水量。

圖4.11： Ferraro, Miranda, and Price (2011) 。治療於2007年5月21日發出，並且在2007年，2008年和2009年的夏季期間測量了效果。通過分拆治療，研究人員希望更好地了解這些機制。僅提示治療在短期（一年），中期（兩年）和長期（三年）期間基本上沒有效果。提示和上訴處理導致參與者減少用水量，但僅限於短期。建議加上訴和同伴信息處理使參與者減少短期，中期和長期的用水量。垂直條是估計的置信區間。參見Bernedo, Ferraro, and Price (2014)的實際學習材料。改編自Ferraro, Miranda, and Price (2011) ，表1。

理想情況下，人們會超越組件的層次（提示;提示加上訴;提示加上訴和同行信息）到完整的因子設計 - 有時也稱為\(2^k\)因子設計 - 其中每個可能的組合測試了三個要素（表4.1）。通過測試每種可能的組分組合，研究人員可以完全評估每種組分在隔離和組合中的效果。例如，費拉羅及其同事的實驗並沒有揭示出同行比較是否足以導致行為的長期變化。過去，這些全因子設計難以運行，因為它們需要大量參與者，並且他們需要研究人員能夠精確控制和提供大量治療。但是，在某些情況下，數字時代消除了這些後勤限制。

總之，機制 - 治療產生影響的途徑 - 非常重要。數字時代實驗可以幫助研究人員通過以下方式了解機制：（1）收集過程數據;（2）實現全因子設計。然後可以通過專門設計用於測試機制的實驗直接測試這些方法提出的機制(Ludwig, Kling, and Mullainathan 2011; Imai, Tingley, and Yamamoto 2013; Pirlott and MacKinnon 2016) 。

總的來說，這三個概念 - 治療效果的有效性，異質性和機制 - 為設計和解釋實驗提供了一套強有力的思想。這些概念有助於研究人員超越簡單的實驗，將“工作”的內容轉移到與理論有更緊密聯繫的更豐富的實驗，揭示治療的工作地點和原因，甚至可以幫助研究人員設計更有效的治療方法。鑑於這個關於實驗的概念背景，我現在將轉向如何實際實現您的實驗。