Статистичний експеримент — це метод наукового дослідження, за якого закономірності явищ або об’єктів встановлюють шляхом аналізу великої сукупності спостережень, вимірювань чи аналітичних даних із використанням статистичних методів. На відміну від класичного фізичного експерименту, дослідник зазвичай не керує умовами формування об’єкта, а вивчає вже наявну природну або техногенну варіацію параметрів.
Статистичний експеримент полягає у формуванні репрезентативної вибірки даних та подальшому виявленні стійких зв’язків між параметрами об’єкта. Термін «експеримент» у цьому випадку використовується умовно й підкреслює дослідницький характер роботи з великими масивами інформації.
Історія розвитку підходу
Передумови статистичного експерименту виникли разом із розвитком теорії ймовірностей у XVII–XVIII ст. (Б. Паскаль, П.-С. Лаплас). У XIX–XX ст. статистичні методи стали невід’ємною частиною природничих наук, зокрема біології, геології, економіки та соціології. У геології поширення підходу пов’язане з накопиченням великих масивів аналітичних даних (хімічні аналізи порід і мінералів, геофізичні вимірювання).
Основні риси
Велика кількість спостережень
Природна варіабельність параметрів
Використання статистичних методів обробки
Імовірнісний характер висновків
Можливість перевірки гіпотез без прямого втручання в об’єкт
Етапи проведення
Збір даних — формування вибірки (польові спостереження, лабораторні аналізи, літературні джерела).
Систематизація — створення бази даних, перевірка якості інформації.
Попередній аналіз — визначення середніх значень, дисперсій, розподілів.
Групування та класифікація — виділення типів або класів об’єктів.
Пошук залежностей — кореляційний, регресійний, факторний аналіз.
Інтерпретація результатів — геологічне, фізичне або інше природниче пояснення встановлених закономірностей.
Методи статистичного аналізу
У межах статистичного експерименту застосовують: описову статистику, кореляційний аналіз, регресійний аналіз, дисперсійний аналіз, кластерний аналіз, факторний аналіз, методи багатовимірної класифікації
Застосування в науках про Землю
У геології, мінералогії та геохімії статистичний експеримент широко застосовують для: узагальнення хімічних аналізів мінералів і гірських порід, встановлення зв’язків між складом і фізичними властивостями, виділення парагенетичних асоціацій, класифікації родовищ і рудних формацій, аналізу геофізичних та геостатистичних даних
У цьому випадку дослідник працює з природним різноманіттям геологічних об’єктів як із «природною лабораторією».
Критика та обмеження
неможливість прямого встановлення причинності
залежність результатів від повноти та якості вибірки
ризик хибних кореляцій
потреба у коректній геологічній інтерпретації статистичних залежностей
Див. також Теорія ймовірностей Математична статистика Геостатистика Кореляційний аналіз Кластерний аналіз
Література
Box, G. E. P., Hunter, J. S., & Hunter, W. G. (2005). Statistics for experimenters: Design, innovation, and discovery (2nd ed.). Wiley.
Davis, J. C. (2002). Statistics and data analysis in geology (3rd ed.). Wiley.
Fisher, R. A. (1971). The design of experiments (9th ed.). Macmillan. (Original work published 1935)
Kendall, M., & Stuart, A. (1977). The advanced theory of statistics (Vols. 1–3). Charles Griffin.