Księga dlaczego -The Book of Why
 Wydanie pierwsze (USA)
| |
| Autorski | Judea Pearl i Dana Mackenzie |
|---|---|
| Język | język angielski |
| Tematy | Przyczynowość , wnioskowanie przyczynowe , statystyka |
| Wydawca |
Podstawowe Książki (USA) Penguin (Wielka Brytania) |
Data publikacji |
2018 |
| Numer ISBN | 9780141982410 |
| Poprzedzony | Wnioskowanie o przyczynach w statystyce: elementarz |
The Book of Why: The New Science of Cause and Effect to książka informacyjna z 2018 roku autorstwa informatyka Judei Pearl i pisarki Dany Mackenzie. Książka zgłębia temat przyczynowości i wnioskowania przyczynowego ze statystycznego i filozoficznego punktu widzenia dla ogółu odbiorców.
Streszczenie
Książka składa się z dziesięciu rozdziałów i wprowadzenia.
Wprowadzenie: Umysł ponad danymi
We wstępie opisano nieadekwatność metod statystycznych z początku XX wieku w formułowaniu twierdzeń o przyczynowych związkach między zmiennymi. Następnie autorzy opisują to, co nazywają „rewolucją przyczynową”, która rozpoczęła się w połowie XX wieku i dostarczyli nowych narzędzi pojęciowych i matematycznych do opisu związków przyczynowych.
Rozdział 1: Drabina przyczynowości
Rozdział 1 przedstawia „drabinę przyczynowości” – diagram używany do zilustrowania trzech poziomów wnioskowania przyczynowego. Pierwszy poziom nosi nazwę „Skojarzenie”, w którym omawiane są powiązania między zmiennymi. Pytania typu „czy zmienna X jest powiązana ze zmienną Y?” można odpowiedzieć na tym poziomie. Jednak, co najważniejsze, nie powołuje się na przyczynowość. Przykładem rozumowania na tym pierwszym poziomie jest obserwacja, że ze wschodem słońca kojarzy się pianie koguta. Jednak tego rodzaju rozumowanie nie może opisać związków przyczynowych, na przykład nie możemy powiedzieć, czy wschód słońca powoduje pianie koguta, czy też kogut powoduje wschody słońca. Wiele narzędzi statystycznych z początku XX wieku, takich jak korelacja i regresja, działa na tym poziomie.
Drugi poziom (lub „szczebel”) na drabinie przyczynowej jest oznaczony jako „Interwencja”. Rozumowanie na tym poziomie odpowiada na pytania typu „jeśli dokonam interwencji X, jak wpłynie to na prawdopodobieństwo wyniku Y?”. Na przykład pytanie „czy palenie zwiększa moje ryzyko zachorowania na raka płuc?” istnieje na drugim poziomie drabiny przyczynowości. Ten rodzaj rozumowania odwołuje się do przyczynowości i może być użyty do zbadania większej liczby pytań niż rozumowanie pierwszego szczebla.
Trzeci szczebel drabiny przyczynowości jest oznaczony jako „Kontrfakty” i obejmuje odpowiedzi na pytania, które zadają pytanie, co mogłoby być, gdyby okoliczności były inne. Takie rozumowanie odwołuje się do przyczynowości w większym stopniu niż na poprzednim poziomie. Przykładowe kontrfaktyczne pytanie podane w książce brzmi: „Czy Kennedy by żył, gdyby Oswald go nie zabił?”.
Rozdział 2: Od korsarzy do świnek morskich: Geneza wnioskowania o przyczynach
Rozdział 2 rozpoczyna się krótkim podsumowaniem wkładu Francisa Galtona i Karla Pearsona w rozwój statystyki pod koniec XIX i na początku XX wieku. Autorzy obwiniają Galtona za prowadzenie badań statystycznych na pierwszym szczeblu drabiny przyczynowości i zniechęcanie do jakiejkolwiek dyskusji o przyczynowości w statystyce. Analiza przyczynowa z wykorzystaniem diagramów ścieżkowych jest następnie wprowadzana poprzez wyjaśnienia prac Sewalla Wrighta .
Rozdział 3: Od dowodów do przyczyn: Czcigodny Bayes spotyka pana Holmesa
Rozdział 3 zawiera wprowadzenie do twierdzenia Bayesa . Następnie wprowadzane są sieci bayesowskie . Na koniec omówiono powiązania między sieciami Baysowskimi a diagramami przyczynowymi.
Rozdział 4: Zmieszanie i rozszyfrowanie, czyli zabicie czającej się zmiennej
Ten rozdział przedstawia ideę zakłócania i opisuje, w jaki sposób diagramy przyczynowe mogą być używane do identyfikowania zmiennych zakłócających i określania ich wpływu. Pearl wyjaśnia, że randomizowane, kontrolowane badania (RCT) mogą być wykorzystywane do zniwelowania wpływu czynników zakłócających, ale pokazuje, że pod warunkiem, że istnieje model przyczynowy, aby uzyskać wyniki, RCT niekoniecznie musi być przeprowadzane.
Rozdział 5: Debata wypełniona dymem: Oczyszczanie powietrza
Ten rozdział podejmuje historyczne podejście do pytania „czy palenie powoduje raka płuc?”, skupiając się na argumentach przedstawionych przez Abrahama Lilienfelda , Jacoba Yerushalmy'ego, Ronalda Fishera i Jerome'a Cornfielda . Autorzy wyjaśniają, że chociaż palenie papierosów było wyraźnie skorelowane z rakiem płuc, niektórzy, tacy jak Fisher i Yerushalmy, uważali, że te dwie zmienne są mylone i argumentowali przeciwko hipotezie, że papierosy powodują raka. Autorzy następnie wyjaśniają, w jaki sposób rozumowanie przyczynowe (jak rozwinięte w pozostałej części książki) może być wykorzystane do argumentowania, że papierosy rzeczywiście powodują raka.
Rozdział 6: Mnóstwo paradoksów!
Ten rozdział analizuje kilka paradoksów, w tym Monty Hall Problem , paradoks Simpsona , paradoksu Berkson za i paradoksu Pańskiej . Autorzy pokazują, jak można rozwiązać te paradoksy za pomocą rozumowania przyczynowego.
Rozdział 7: Niedostosowanie: Podbój Góry Interwencja
W tym rozdziale przyjrzymy się „drugiemu szczeblowi” drabiny przyczynowości przedstawionej w rozdziale 1. Autorzy opisują, jak używać diagramów przyczynowych do ustalenia przyczynowego wpływu interwencji (np. palenia) na wyniki (takie jak rak płuc). Jako narzędzia do tego wprowadzono „kryterium drzwi wejściowych” i „do-rachunek”. Rozdział kończymy dwoma przykładami, które posłużyły do wprowadzenia zmiennych instrumentalnych do szacowania związków przyczynowych. Pierwszym z nich jest odkrycie Johna Snowa , że przyczyną cholery są niehigieniczne źródła wody. Drugi to związek między poziomem cholesterolu a prawdopodobieństwem zawału serca.
Rozdział 8: Kontrfakty: Światy górnicze, które mogły być
Ten rozdział analizuje trzeci szczebel drabiny przyczynowości: kontrfakty. Rozdział przedstawia „strukturalne modele przyczynowe”, które umożliwiają wnioskowanie na temat kontrfaktów w sposób, w jaki tradycyjne (nieprzyczynowe) statystyki nie umożliwiają. Następnie badane są zastosowania rozumowania kontrfaktycznego w dziedzinie nauk o klimacie i prawa.
Rozdział 9: Mediacja: poszukiwanie mechanizmu
W tym rozdziale omówiono mediację: mechanizm, dzięki któremu przyczyna prowadzi do skutku. Autorzy omawiają prace Barbary Stoddard Burks nad przyczynami inteligencji dzieci, politykę „algebry dla wszystkich” w szkołach publicznych w Chicago oraz stosowanie opasek uciskowych w leczeniu ran bojowych.
Rozdział 10: Big Data, sztuczna inteligencja i wielkie pytania
W ostatnim rozdziale omówiono wykorzystanie wnioskowania przyczynowego w big data i sztucznej inteligencji oraz problem filozoficzny, który AI musiałaby zastanowić się nad własnymi działaniami, co wymaga rozumowania kontrfaktycznego (a zatem przyczynowego).
Opinie
Tło naukowe, fragmenty, errata i lista 37 recenzji Księgi dlaczego znajduje się na stronie internetowej Judei Pearl
Księga dlaczego została zrecenzowana przez Jonathana Knee'a w The New York Times . Recenzja była pozytywna, a Knee nazwał książkę „oświecającą”. Jednak niektóre fragmenty książki opisuje jako „wyzywające”, stwierdzając, że książka „nie zawsze jest w pełni dostępna dla czytelników, którzy nie podzielają zamiłowania autora do równań”.
Tim Maudlin dał tej książce mieszaną recenzję w The Boston Review , nazywając ją „wspaniałym przeglądem stanu techniki w analizie przyczynowej”. Maudlin krytykuje jednak włączenie „faktów kontrfaktycznych” jako oddzielnego szczebla na „drabinie przyczynowości”, stwierdzając, że „faktyczności kontrfaktyczne są tak ściśle powiązane z twierdzeniami przyczynowymi, że nie można myśleć w sposób przyczynowy, ale nie kontrfaktyczny”. Maudlin krytykuje także sekcję o wolnej woli za „nieprecyzyjność i brak znajomości literatury filozoficznej”. W końcu wskazuje na pracę kilku naukowców (w tym Clarka Glymoura ), którzy rozwinęli podobne idee do Pearl, i twierdzi, że Pearl "mógłby oszczędzić sobie dosłownie lat wysiłku, gdyby został poinformowany o tej pracy".
W przeciwny , notatki Pearl, że nie został on powiadomiony tylko z pracy tych naukowców, lecz aktywnie współpracowała w jej tworzeniu. Ponadto kluczowe osiągnięcia opisane w Księdze Why , wśród nich (1) analiza identyfikacji, (2) algorytmizacja kontrfaktów, (3) analiza mediacji i (4) trafność zewnętrzna, znacznie przewyższają wąską literaturę filozoficzną Era -2000.
Zoe Hackett, pisząca w Chemistry World , wydała The Book of Why pozytywną recenzję, z zastrzeżeniem, że „wymaga koncentracji i starannego wysiłku, aby przezwyciężyć zagmatwane problemy statystyczne przedstawione w tekście”. Recenzja kończy się stwierdzeniem, że „ta książka jest obowiązkowa dla każdego poważnego studenta filozofii nauki i powinna być obowiązkową lekturą na każdym pierwszym roku studiów licencjackich”.
Lisa R. Goldberg napisała szczegółowy przegląd techniczny w Notices of the American Mathematical Society .