What Every Experimenter Must Know About Randomization
Hacker News
This article explores the fundamental principles and common pitfalls of randomization in experimental design, emphasizing its critical role in ensuring statistical validity.
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This article explores the fundamental principles and common pitfalls of randomization in experimental design, emphasizing its critical role in ensuring statistical validity.
AI 生成摘要
這篇文章探討了實驗設計中隨機化的基本原則與常見陷阱,並強調了其在確保統計有效性方面的關鍵作用。
這場討論源於一篇探討實驗設計中「隨機化」必要知識的文章,核心爭議點在於研究人員在進行臨床試驗或 A/B 測試時,是否應捨棄偽隨機數生成器(PRNG),轉而追求基於物理現象的真隨機數生成器(TRNG)。文章主張 PRNG 的確定性本質會限制可能的分配組合,進而導致統計推論(如 p 值)的失效,這在 Hacker News 社群引發了關於理論嚴謹性與工程實踐之間的激烈辯論。
社群對此議題的分歧點主要在於「理論上的偏差」是否等同於「實務上的失效」。部分評論者批評文章過度神化了真隨機數,認為對於大多數實驗規模(如樣本數 300 的分配)而言,現代 PRNG 提供的熵空間已經遠超實驗所需的複雜度。支持 PRNG 的觀點指出,雖然 256 位元的種子無法窮舉所有可能的排列組合,但在實務上,這種「無法窮舉」與真隨機並無二致,因為人類在宇宙毀滅前都無法觀測到兩者的統計差異。他們認為,除非 PRNG 本身設計拙劣(如早期的線性同餘生成器),否則在非密碼學場景下,PRNG 產生的結果在統計上是不可區分的。
然而,另一派觀點則從統計學的嚴謹定義出發,支持文章的擔憂。他們指出,p 值的計算前提是「所有可能的分配具有相等的機率」,當使用 PRNG 時,由於種子空間有限,大量潛在的分配組合機率實際上為零,這在理論上確實破壞了隨機化檢定的基礎。有留言舉出洗牌的例子:若要確保 52 張牌的所有排列都能出現,至少需要約 225 位元的熵,若模擬更複雜的場景,256 位元的限制確實可能成為瓶頸。此外,也有人提醒 PRNG 在實務中最常見的災難並非統計分佈不均,而是人為失誤,例如在每次實驗運行時都使用相同的預設種子,導致所有受試者面對完全相同的「隨機」序列。
討論中也觸及了量子力學與多重宇宙的哲學層面,探討放射性衰變作為隨機源的本質。但回歸技術層面,資深開發者強調,密碼學安全偽隨機數生成器(CSPRNG)在設計上就是為了通過所有已知的統計檢定,若有人能區分其與真隨機的差異,那代表該加密演算法已被破解。最終,社群的共識傾向於:雖然追求真隨機在學術上更為穩妥且能避免爭議,但在現代計算環境下,只要正確使用高品質的 PRNG 並妥善管理種子,其引入的偏差在絕大多數科學研究中都是可以忽略不計的。