[Statistics] 쉽풀생 뽀개기 - (2) '과학하기' - 가설, 실험, 반례

1. 과학적인 연구방법

 - 생물통계학 이전에 '과학적인 연구'에 대한 전통적 견해 소개

 

2. 기본과학적 연구방법

2.1. 가설적-연역적 (hypothetico-deductive) 관점

 : "관찰해서 추측하고, 검정해본 뒤 추측이 사실인지 아닌지 판별"

 

- 가설 (hypothesis): 사용가능한 정보를 바탕으로 어떤 것에 대한 직관적이고 논리적인 추측 

- 가설의 검정 보존/기각 여부는 "가설"을 기반으로 한 "예측" (prediction)이 더 많은 표본추출이나 실험을 통해서 관찰되는지를 이용해서 "검정" → 검정 결과가 예측과 모순이 없으면 가설 보존, 그렇지 않다면 가설 기각 및 새로운 가설 세워짐 (그림 1)

그림1. 예측에 대한 검정으로 가설 보존/기각 결정

- 문제를 잘 파악해서 좋은 가설을 세우는 것이 중요 → 교락효과 (고려하지 못한 factor가 개입하는 것) 제거 중요

 

- 가설에 대한 결과가 가질 수 있는 경우의 수
 : 가설 지지, 가설 지지하지 않음, 가설에 대한 판단 불가, 가설과 반대되는 결과, 이도저도 아닌 애매한 결과

→ 대부분의 생명현상 or 실험에서는 애매한 경우가 많기 때문에,
   가설에 대한 판단을 할 수 있도록(=처리군과 대조군 사이에 유의미한 차이가 있는지)
   "통계적 검정"이 매우 필수적 (통계적 검정을 위해선 "반복"을 이용하는 것이 좋음)

 

 2.2. 가설의 특성과 이를 고려한 적절한 가설 설정 전략

 - 가설과 이론

 : 가설이 후속 검정에서도 계속 보존이 되어 광범위한 일반성을 갖는다면 "이론" (theory) 으로 발전할 수 있음

  그러나, 이론 역시 언제든지 반례가 발견될 수 있음

→ 가설과 이론은 반증할 수 있을 뿐, 절대로 옳다고 증명할 수 없음

 

 - 부정적인 결과

 : 가설을 기각하는 많은 결과들 → 연구자들이 자신의 가설에 방어적인 경향이 있지만 가설을 기각하는 "부정적인 결과"들 역시 현상을 이해하는 과정 중에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 인지해야함

 자신의 가설을 지키기 위한 실험 결과 왜곡은 결국 자연 세계에 대한 인간의 이해를 더디게 만듬 + 타 연구자들의 연구에도 비효율을 초래할 수 있음

 

- 귀무가설 (null hypothesis) 과 대립가설 (alternative hypothesis)

 : 가설 검정시 반대되는 두 종류 가설 세우는 것이 과학적 규정

  귀무가설은 항상 "차이가 없다", "효과가 없다"로 설정 (대립가설은 그 반대)

→ 가설은 늘 반증만 가능하다는 측면에서, 늘 귀무가설의 기각 여부로 통계적 검정을 해야함

 

 ex) 공원에 다람쥐가 있다 (대립가설) / 공원에 다람쥐가 없다 (귀무가설)

→ 다람쥐 발견되는 순간 귀무가설이 아니라는 강력한 증거가 등장한 것이므로 대립가설 채택 가능