Большие данные. Революция, которая изменит то, как мы живем, работаем и мыслим

Категории причинности настолько прочно вошли в нашу повседневную жизнь, что мы полагаем, что причинные связи легко показать. Это не так. В отличие от корреляций, математика которых относительно проста, причинность не имеет очевидных математических «доказательств». Мы не можем с легкостью выразить ее в виде обычных уравнений. Таким образом, даже если думать медленно и старательно, то отыскать убедительные причинно-следственные связи непросто. Наш мозг привык к тому, что информации всегда недостаточно, поэтому мы склонны делать выводы на основе ограниченного количества данных. Хотя, как правило, внешних факторов слишком много, чтобы сводить результат к определенной причине.

Возьмем, к примеру, вакцину против бешенства. 6 июля 1885 года к французскому химику Луи Пастеру привели девятилетнего Йозефа Майстера, которого укусила бешеная собака. Пастер как раз работал над экспериментальной вакциной против бешенства. Родители Майстера умоляли Пастера применить вакцину, чтобы вылечить их сына. Он согласился, и Йозеф Майстер выжил. В прессе пошла слава о том, что Пастер спас мальчика от верной мучительной смерти.

Но спас ли на самом деле? Как оказалось, в среднем лишь один из семи человек, укушенных бешеной собакой, заболевает. Даже если предположить, что экспериментальная вакцина Пастера была эффективной, она понадобилась бы только в одном из семи случаев. С вероятностью около 85% мальчик выжил бы и так.

В данном случае считалось, что Йозеф Майстер вылечился благодаря введению вакцины. Но под вопросом остаются две причинно-следственные связи: одна — между вакциной и вирусом бешенства, другая — между укусом бешеной собаки и развитием болезни. Даже если первая связь верна, то вторая — лишь в редких случаях.

Ученым удалось решить вопрос наглядности причинно-следственных связей с помощью экспериментов, в которых можно было применить или исключить отдельно взятую предполагаемую причину. Если применение причины влияло на результат, это означало наличие причинно-следственной связи. Чем тщательнее контролировались обстоятельства, тем выше была вероятность того, что эта связь правильная.

Таким образом, как и корреляции, причинность редко удается (если вообще возможно) доказать. Можно лишь показать ее с высокой степенью вероятности. Но, в отличие от корреляций, эксперименты для подтверждения причинно-следственных связей, как правило, неприменимы на практике или ставят непростые этические вопросы. Какие эксперименты помогут определить лучшие среди 50 миллионов условий поиска, прогнозирующих грипп? А в случае прививки от бешенства — неужели мы смогли бы допустить мучительную смерть десятков, а может, и сотен пациентов в качестве «контрольной группы», которой не сделали прививку, имея нужную вакцину? Даже применимые на практике эксперименты остаются дорогостоящими и трудоемкими.

Расчет корреляций, как правило, проводится быстрее и с меньшими затратами. В отличие от причинно-следственных связей, существуют математические и статистические методы для анализа корреляций, а также необходимые цифровые инструменты для уверенной демонстрации силы взаимосвязей.

Корреляции не только ценны сами по себе, но и указывают способ исследования причинно-следственных связей. Демонстрируя потенциальную взаимосвязь между явлениями, они могут стать предметом дальнейшего исследования с целью убедиться в наличии причинно-следственной связи и выяснения ее причин. Этот недорогой и быстрый механизм фильтрации снижает затраты на причинно-следственный анализ за счет специально контролируемых экспериментов. Благодаря корреляциям мы имеем возможность уловить важные переменные и с их помощью провести эксперименты для исследования причинности.

Однако необходимо проявить осторожность. Корреляции — мощный инструмент не только потому, что они показывают полную аналитическую картину, но и потому, что делают ее понятной. Но, как правило, эта картина омрачается, как только мы снова начинаем искать причинность. Kaggle — компания, которая организует открытые конкурсы по интеллектуальному анализу данных среди компаний, — провела конкурс по анализу качества подержанных автомобилей. Агент по продаже подержанных автомобилей предоставил данные, на основе которых конкурсанты-статистики должны были создать алгоритм, прогнозирующий, какие из автомобилей, представленных на аукционе перекупщиков, вероятнее всего, имеют неисправности. Корреляционный анализ показал, что вероятность неисправностей автомобилей, окрашенных в оранжевый цвет, гораздо ниже (примерно наполовину), чем среди остальных автомобилей.

Даже сейчас, читая об этом, мы тут же задумываемся, в чем причина. Может быть, владельцы оранжевых автомобилей — настоящие автолюбители и лучше заботятся о своих автомобилях? Может, индивидуальная покраска означает, что автомобиль обслуживался более внимательно? Или оранжевые автомобили более заметны на дороге, а значит, ниже вероятность их участия в ДТП и потому они в лучшем состоянии на момент перепродажи?