ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 และแบบที่ 2

ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 และแบบที่ 2 เป็นสองวิธีที่การทดสอบสมมติฐานอาจนำไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาด ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 คือผลบวกปลอม (false positive) ซึ่งเป็นการปฏิเสธสมมติฐานว่างที่เป็นจริง และอ้างว่ามีผลกระทบที่ไม่มีอยู่จริง ในขณะที่ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 คือผลลบปลอม (false negative) ซึ่งเป็นการไม่สามารถตรวจพบผลกระทบที่มีอยู่จริง ระดับนัยสำคัญควบคุมอัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 และส่วนเติมเต็มของอัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 คืออำนาจการทดสอบทางสถิติ ดังนั้นความคลาดเคลื่อนทั้งสองประเภทจึงเป็นกรอบที่แสดงให้เห็นว่าการออกแบบการศึกษาจะรักษาสมดุลระหว่างความเสี่ยงของการอ้างเกินจริงและการอ้างน้อยเกินจริงได้อย่างไร

Definition

ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 คือการปฏิเสธสมมติฐานว่างที่เป็นจริง (ผลบวกปลอม) ซึ่งเกิดขึ้นด้วยความน่าจะเป็น alpha; ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 คือการไม่สามารถปฏิเสธสมมติฐานว่างที่เป็นเท็จ (ผลลบปลอม) ซึ่งเกิดขึ้นด้วยความน่าจะเป็น beta

Scope

หัวข้อนี้จะนิยามความคลาดเคลื่อนทั้งสองประเภท เชื่อมโยงกับระดับนัยสำคัญ (alpha) และอัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 (beta) และอธิบายถึงการแลกเปลี่ยนระหว่างความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ในการออกแบบการศึกษา เป็นระเบียบวิธีอ้างอิงสำหรับการประเมินและวางแผนการศึกษา ไม่ใช่กฎการตัดสินใจทางคลินิก

Core questions

• การสรุปผลบวกปลอมเทียบกับผลลบปลอมหมายความว่าอย่างไร?
• ระดับนัยสำคัญและอัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 เกี่ยวข้องกับความคลาดเคลื่อนเหล่านี้อย่างไร?
• เหตุใดการลดอัตราความคลาดเคลื่อนหนึ่งอาจเพิ่มอีกอัตราหนึ่งได้?
• ขนาดตัวอย่างมีอิทธิพลต่อโอกาสของความคลาดเคลื่อนแต่ละประเภทอย่างไร?

Key concepts

• ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 (ผลบวกปลอม)
• ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 (ผลลบปลอม)
• ระดับนัยสำคัญ (alpha)
• อัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 (beta)
• อำนาจการทดสอบเป็น 1 ลบ beta
• การแลกเปลี่ยนความคลาดเคลื่อน
• การทดสอบหลายครั้งและผลบวกปลอมที่สูงขึ้น

Mechanisms

ในแผนการของ Neyman-Pearson การทดสอบจะถูกออกแบบโดยการกำหนดอัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 ที่ยอมรับได้ (alpha, ระดับนัยสำคัญ) ล่วงหน้า ซึ่งจะกำหนดความถี่ที่สมมติฐานว่างที่เป็นจริงจะถูกปฏิเสธอย่างผิดพลาด อัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 (beta) คือโอกาสที่จะพลาดผลกระทบจริงที่มีขนาดหนึ่ง และหนึ่งลบ beta คืออำนาจการทดสอบ สำหรับขนาดตัวอย่างที่คงที่ อัตราความคลาดเคลื่อนทั้งสองจะมีการแลกเปลี่ยนกัน: การทำให้การทดสอบเข้มงวดขึ้นเพื่อลดผลบวกปลอมจะเพิ่มโอกาสของผลลบปลอม และในทางกลับกัน การเพิ่มขนาดตัวอย่างเป็นวิธีหลักในการลดทั้งสองอย่างพร้อมกัน การทดสอบสมมติฐานหลายข้อโดยไม่มีการปรับแก้จะทำให้อัตราความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 โดยรวมสูงขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความหลากหลายจึงเป็นข้อกังวลในการออกแบบที่เกิดขึ้นซ้ำๆ

Clinical relevance

ความคลาดเคลื่อนประเภทเหล่านี้เป็นพื้นฐานว่าข้อสรุปของการทดลองและการศึกษาเชิงสังเกตอาจทำให้เข้าใจผิดได้อย่างไร: การค้นพบที่เป็นผลบวกปลอมอาจส่งเสริมการแทรกแซงที่ไม่มีประสิทธิภาพ ในขณะที่การค้นพบที่เป็นผลลบปลอมอาจละทิ้งการแทรกแซงที่เป็นประโยชน์ การอ่านว่าการศึกษาควบคุมอัตราความคลาดเคลื่อนหรือไม่ และว่าผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์สะท้อนถึงอำนาจการทดสอบที่ต่ำหรือไม่ เป็นหัวใจสำคัญของการประเมินหลักฐาน ข้อมูลนี้อธิบายถึงความคลาดเคลื่อนเชิงอนุมานและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจทางคลินิกส่วนบุคคล

Evidence & guidelines

ข้อคิดเห็นเชิงระเบียบวิธีเน้นย้ำว่าผลลัพธ์ที่ไม่นัยสำคัญไม่ใช่ข้อพิสูจน์ว่าไม่มีผลกระทบ เนื่องจากงานวิจัยที่มีอำนาจการทดสอบต่ำมักจะเกิดความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 ได้ง่าย ข้อสังเกตของ Altman และ Bland ที่ว่าการไม่มีหลักฐานไม่ใช่หลักฐานของการไม่มีอยู่จริงนั้นสะท้อนถึงเรื่องนี้โดยตรง การทบทวนงานวิจัยที่มีอำนาจการทดสอบต่ำ เช่น การวิเคราะห์ของ Button และคณะในสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ ได้บันทึกว่าอำนาจการทดสอบที่ต่ำทำให้เกิดผลลบปลอมสูงขึ้นและลดความน่าเชื่อถือของการค้นพบที่มีนัยสำคัญได้อย่างไร

History

ความแตกต่างระหว่างความคลาดเคลื่อนชนิดที่หนึ่งและชนิดที่สองถูกนำเสนอโดย Neyman และ Pearson ในการกำหนดรูปแบบการทดสอบสมมติฐานอย่างเป็นทางการในปี 1933 ซึ่งกำหนดการออกแบบการทดสอบเป็นการควบคุมความน่าจะเป็นของความคลาดเคลื่อนทั้งสองนี้ ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอันตรายของความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 ในการศึกษาขนาดเล็ก ได้กลายเป็นประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในการวิพากษ์วิจารณ์ระเบียบวิธีวิจัยด้านสุขภาพและพฤติกรรมในศตวรรษที่ยี่สิบและยี่สิบเอ็ด

Debates

การตีความผลลัพธ์ที่ไม่นัยสำคัญ

เนื่องจากการศึกษาที่มีอำนาจการทดสอบต่ำมักจะเกิดความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 บ่อยครั้ง การค้นพบที่ไม่นัยสำคัญจึงมักถูกตีความผิดว่าแสดงให้เห็นว่าไม่มีผลกระทบ; นักระเบียบวิธีวิจัยเน้นย้ำว่าการไม่มีหลักฐานไม่ใช่หลักฐานของการไม่มีอยู่จริง

Key figures

• Jerzy Neyman
• Egon Pearson
• Douglas G. Altman
• J. Martin Bland
• John P. A. Ioannidis

Seminal works

• neyman-pearson-1933
• altman-bland-1995

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 และความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 คืออะไร?

ความคลาดเคลื่อนแบบที่ 1 คือผลบวกปลอม ซึ่งเป็นการสรุปว่ามีผลกระทบทั้งที่ไม่มี และความคลาดเคลื่อนแบบที่ 2 คือผลลบปลอม ซึ่งเป็นการพลาดผลกระทบที่มีอยู่จริง ความน่าจะเป็นของความคลาดเคลื่อนเหล่านี้เรียกว่า alpha และ beta ตามลำดับ

ทำไมฉันถึงไม่สามารถทำให้อัตราความคลาดเคลื่อนทั้งสองน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้?

สำหรับขนาดตัวอย่างที่คงที่ ทั้งสองจะมีการแลกเปลี่ยนกัน: การทำให้การทดสอบเข้มงวดขึ้นเพื่อลดผลบวกปลอมจะเพิ่มผลลบปลอม วิธีหลักในการลดทั้งสองอย่างพร้อมกันคือการเพิ่มขนาดตัวอย่าง