실험계획 - 1. 실험 계획 개념

실험 계획을 하는 이유

- 특정 프로세스와 시스템을 이해 -> 최적화 등 의사결정 목적

1. 중요 요인 찾기 : 정화하는데 소요되는 시간에 영향을 미치는 정화수 종류, 온도, 필터 종류 등의 유의성 파악

2. 입력 변수와 출력변수간 관계 파악 : 염색할때 염색 온도가 명암에 미치는 영향 파악

3. 최적 조건 찾기 : 독립변수가 종속 변수에 영향을 미칠때(통계적 유의성이 존재시) 최적 조건을 위함

4. 비교 실험 : 여러 가지 약물의 효과 비교를 위하여 실시

 

 

 

  

프로세스 모형

 

 

 

 

연구의 종류

- 관측 연구와 실험 연구

1. 관측 연구

 - 기존의 자료, 관측 등

2. 실험 연구

 - 실험 대상에 대해 처리를 하는 연구

 - 모든 연구는 관측 연구에서 시작하여 실험을 통해 확인

 

 

 

 

 

실험 계획 기본 원리

1. 랜덤화 randomization

 - 실험 단위 배정/순서를 임의로 결정

2. 블록화

 - 실험 대상끼리 묶기. 블록화 후 블록 내에서 랜덤화

 ex. 젋은 사람과 나이든 사람에게 약 효과에 차이가 있다.

 -> 젋은 사람/젋지 않은 사람 두 그룹으로 나누어야 한다.

3. 교락 confounding

 - 고차의 교호작용효과와 블록효과 간 분간이 안되는것

  => 실험 계획을 잘못 할 경우 교락이 되어 분리가 안됨. 

4. 직교화 orthogonalization

 - 주효과와 부호의 곱으로 표현되는 열(교효작용)이 균형 (각 요인의 효과가 독립이라고 추정)

 

 

 

 

 

실험 계획 예시 1 - 감기에 대한 비타민 C 효과 실험

- 감기 환자들을 임의로 두 그룹으로 나눔

- 한 그룹(실험 집단)에는 비타민 C를 주고, 다른 그룹(대조 집단)에게는 위약을 준다.

- 이중 눈가림 실험 실시(맹검법 double blind test) 실시

=> 맹검법 : 실험자와 피실험자 둘다 정보를 주지않는것.

ref : ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A7%B9%EA%B2%80%EB%B2%95

 

 

 

실험 계획 예시 2 - 동물 전염병에 대한 치료제 효과 파악

1. 실험 1 

- 작년에 태어난 동물에게 기존 치료제 투여시 발병률

- 올해에 태어난 동물에게 새 치료제 투여시 발병률

=> 동물 성장 시 환경적 요인이 다르므로 약효도 다를 수 있어 좋지 않음.

 

2. 실험 2

- 올해 동물을 임의로 그룹을 나눔

- 맹검법 실시

=> 더 낫다.

 

 

 

 

심슨의 모순

- 전체적으로 본 결론과 세부적으로 나누어본 결론이 다름

- 각 부분에 대한 평균이 크다고 해서 전체에 대한 평균까지 크지는 않다

 

ex.   어느 대학 신입생 합격률에서 여성 합격률이 낮았음.  단과대 별로 보니 남성이 합격률이 낮음

ref : namu.wiki/w/%EC%8B%AC%EC%8A%A8%EC%9D%98%20%EC%97%AD%EC%84%A4

 => 신입생 합격률 자체는 남성이 높으나 단과별 합격룰은 여성이 더 높음.

 

 

 

 

 

 

 

실험 계획 순서

1. 문제 발생

2. 목적 설정

3. 반응 변수(특성값) 선정. 

   요인과 수준 선정

   실험 설계 선정

 * 어떤 효과들 끼리 서로 교락이 되서 분리가 안되는 상황을 피하도록 실험을 계획하여야함

4. 실험 수행

5. 자료 분석, 결과 검토

6. 결론, 조치

7. 목적 달성 

8. 문제 해결