各種關係中,除了函數關係外,因果關係亦為一很很令人重視的關係。自古以來,人們總是樂於究天人之際,通古今之變。很多科學研究,都是試圖找出不同事物間的因果關係。
民國103年10月30日,中國時報有一則標題是“蝦咪?牛奶一日3杯 死亡率高1倍”的新聞。原來知名的“英國醫學雜誌”(British Medical Journal,縮寫BMJ),刊登一篇瑞典烏普薩拉大學(Uppsala University,創建於1477年,號稱是北歐最古老的大學)的教授麥可森(Karl Michaelsson),所領導完成的研究報告。此研究於1987至1990年間,針對61,400位婦女,記錄她們的飲食習慣,之後進行長達20年的追蹤觀察。看起樣本數夠多,觀察期也夠長,又是知名大學教授所做的研究,結果應有相當可信度才對。該篇論文中指出,婦女若一天飲用3杯(約共680cc)以上的牛奶,則死亡率比每天喝不到一杯的人高出1倍,且還有增加骨折的現象。麥可森亦已針對男性做類似的研究,不過觀察時間還沒那麼長。
一直以來,人們都以為喝牛奶的好處多多。在成長期間的孩童,更該多喝牛奶。台北市政府,自民國103年度起,還提供國小學童,每週1次免費喝牛奶,目的為“提供學童優質的飲食與營養來源,並改善國民營養調查結果顯示國人鈣質攝取不足之公共衛生問題,更希望下一代能夠長的更高更壯。”政府經費有限,只能聊勝於無地一週提供1次,有能力的家庭,得自行讓小孩多喝牛奶。常看到提倡喝牛奶的報導,還曾有人寫過“給你七大理由不得不喝牛奶”的文章。列舉的理由中,包含能抗衰老及延年益壽,對養胃護胃有好處,預防經期前綜合症等。延年益壽?如今不過每天喝680cc,這項研究卻指出,不但無益,女性還會增加骨折。這就已夠嚇人了,又告訴你死亡率增加100%。牛奶豈不變成毒品了?
對這則新聞你有何評論?如果你是女性,是否自此不敢多喝牛奶了?或許尚不必過度擔心,因此新聞中也指出,每天攝取超過3杯牛奶,與造成骨折的直接關係,仍要進一步研究才能下定論。另外,有些專家並不認同麥可森之觀測結果,他們認為很可能是因為病人骨質疏鬆,於是每天大量攝取牛奶,結果死後卻把原因歸咎於牛奶,因果關係完全顛倒。是“骨質疏鬆”的人易骨折,且易死亡。但因這些病人被鼓勵多喝牛奶,導致多喝牛奶與骨折,及死亡率增加的關連性很強。至於牛奶喝多,是否導致骨折增加?是否導致死亡率增加?這才是大家比較關心的,卻非此研究之結論。
兩變數如果不獨立,便有關連,或者說相關。有些人會以相關係數是否很接近1(或-1),或0,來表示兩變數關係之強弱,雖然相關係數主要是量測線性關係的。經由統計分析,可找出看起來很有關係的兩變數。但不論關係有多強,統計並沒有辦法證明因果關係。
如前述牛奶與死亡率“不當連結”的例子很多。例如,根據統計,可樂銷售量增加時,腸胃炎人數也增加。喝可樂引起腸胃炎?令人好奇。原來天氣熱使可樂暢銷,天氣熱時容易吃壞肚子,腸胃炎遂多。氣溫將可樂與腸胃炎結合起來。不明就理者,卻以為喝可樂會造成腸胃炎。再給一不當連結之例。阿里巴巴集團(Alibaba Group Holding Limited),是一家極具規模的電子商務公司。民國103年11月17日,聯合報有一則標題是“銷售數據藏密 豐滿女性愛網購”的新聞。其中說“大陸新浪財經報導,數據分析師比對阿里巴巴內衣銷售數據後發現,購買大號內衣的女性往往更愛網購。…。訂單中隱藏著許多類似的大數據,阿里巴巴計劃更充分利用銷售數據,改善銷售服務。…。”大陸媒體的這則報導,頗引起一些爭議。本來無論內衣或其他服裝,實體通路受制於店面空間有限,因此所陳列的物品,往往以標準尺碼為主,這乃可以理解。至於身材非屬常態者,起先可能還耐著性子,商店一家又一家地逛,尋找適合自己的尺寸。後來乾脆經由網路購買,省時、選擇性多,且可能較便宜,久後便習慣在網路購物。但網路購物,並不等同於愛花錢。網路資料較能有效率的取得,並加以分析,但要僅慎做推論。因果不分固然不對,胡亂下結論也不行。網購金額較低者,不見得在實體通路就買得比較少。至於若因網購金額與身材尺寸較大相關性高,就得到豐滿女性易敗家的推論,便更太跳躍了。
訂單及購物清單中,若能正確分析及判斷,是有可能找出隱藏其中之有用的資訊。“尿布與啤酒”便是一著名的例子。沃爾瑪公司(Wal-Mart Stores, Inc.),大約是全世界最大的零售商。經由分析顧客的購物清單,發現尿布與啤酒,常同時出現在清單中。尿布與啤酒,風馬牛不相及的兩樣東西,居然相關性很高。這是怎麼一回事?難不成包尿布的嬰兒,自幼起就被訓練喝啤酒?經調查後恍然大悟,原來家有嬰兒,便不時得買尿布。另一方面,家有嬰兒,顧家的先生,週末或晚上,便常得留在家裡協助照顧。被綁在家中,可做些什麼呢?照顧小孩,大約不能還去做太專注的事,通常就只好看看電視,特別是球賽,以消磨時間,這時啤酒便需要了。於是先生受命上大賣場買尿布時,便也順便買些啤酒,以慰勞自己。弄清楚原委後,沃爾瑪公司更動賣場擺設,讓尿布區與啤酒區相鄰,便於匆匆購物的嬰兒父親拿取。結果尿布與啤酒之銷售量,同時增加。更多對因果關係不可驟下結論的例子,可參考黃文璋(2007)一文。
統計非萬能,經由統計分析,找出有相關性的變數,並無法證明因果關係。雖然如此,卻可提供進一步探討的方向。深入探討的結果,可能證實其間的確有因果關係,或澄清根本毫不相干,或發現真正原因。若沒有進一步探討,就冒然下結論,是會鬧笑話的。警方辦案不也是如此?藉由蛛絲馬跡,甚至監視器之助,只是找到可疑者。須仔細調查,尋求更直接之證據,而非看到關連性很高,就以為破案了。
參考文獻
1. 黃文璋(2007). 統計裡的關係. 數學傳播季刊, 31(1): 49-67.