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科学家的麻烦

一位心理学家如何处理科学中的人类偏见。

有时,科学发挥作用似乎令人惊讶。2005年,菲利普·鲍尔(Philip Ball)发表了一篇题为“医疗科学”的论文,这篇论文的标题颇具挑衅性

s有时,科学的作用似乎令人惊讶。2005年,一篇题为《为什么大多数发表的研究结果都是假的》的论文震惊了医学界。1.作者是斯坦福大学的医学教授约翰·约阿尼迪斯,它实际上并没有表明任何特定的结果是错误的。相反,它表明,报告的阳性结果的统计数据与人们应该保持的频率不一致预计找到他们。正如Ioannidis最近得出的结论,“许多发表的研究结果是错误的或夸大的,估计85%的研究资源被浪费了。”2.

很可能有些研究人员有意识地挑选数据来发表他们的研究成果。其中一些问题肯定与期刊出版政策有关。但错误发现的问题往往始于研究人员无意中愚弄自己:他们成为认知偏见的牺牲品,这是一种常见的思维模式,诱使我们得出错误但方便或有吸引力的结论。德国波恩马克斯普朗克集体物品研究所的行为经济学家苏珊费德勒说:“看到心理学和其他实证科学的再现率,我们可以有把握地说,有些东西没有按它应该的方式运行。”。“认知偏见可能是原因之一。”

弗吉尼亚大学的心理学家布莱恩·诺塞克说,科学中最常见和最有问题的偏见是“动机推理”:我们解释观察以适应特定的想法。心理学家已经证明,“我们的大部分推理实际上是合理化的,”他说。换句话说,我们已经决定做什么或思考什么,而我们对推理的“解释”实际上是我们做我们想做或相信的事情的理由。当然,科学比日常思维更客观、更具怀疑性,但它到底有多重要呢?

我意识到人类普遍存在偏见,但当我第一次“了解”到这些偏见也适用于科学家时,我有点惊讶,尽管它是如此明显。

哲学家卡尔·波普倡导的科学方法的证伪模型假设科学家寻找方法来检验和证伪她的理论,以问“我怎么错了?”——诺斯克说,科学家通常会问“我怎么对了?”(或者同样地,问“你怎么错了?”)“错了吗?”)。事实上,当出现事实表明我们可能根本不对时,我们倾向于将其视为无关紧要的,如果不是真的错的话。20世纪80年代末,由电化学家马丁·弗莱斯曼(Martin Fleischmann)和斯坦利·庞斯(Stanley Pons)发起的如今臭名昭著的“冷聚变”(cold fusion)事件充满了这种特别的拒绝。例如,当有人向弗莱斯曼和庞斯指出,他们声称的聚变反应产生的伽马射线的能谱峰值位于错误的能量时,他们只是简单地移动了它,咕哝着一些关于校准的模棱两可的东西。

统计数字似乎通过数字上的强势来缓解偏见,但它们同样令人担忧。荷兰蒂尔堡大学的克里斯·哈特格林克研究统计数据收集中“人为因素”的影响。他指出,研究人员经常将虚假确定性归因于偶然统计。“研究人员和一般人一样,不善于思考概率,”他说。虽然有些结果肯定是假阴性,也就是说,结果似乎不正确地排除了某些可能性,但哈特格林克说,他从未读过一篇论文对其研究结果得出如此多的结论。他最近的研究表明,多达三分之二的心理学论文报告了不重要的结果,可能忽略了错误的否定。3.

鉴于科学已经揭示了令人眼花缭乱的各种认知偏差,相对忽视它们在科学本身的后果是很奇怪的。“我意识到人类普遍存在偏见,”哈特林克说,“但当我第一次‘了解到’科学家也存在偏见时,我有些惊讶,尽管这是显而易见的。”

你能相信吗1989年,Martin Fleischmann和Stanley Pons声称在测试管中的室温下产生了融合反应(如上所示的样机)。当我们指出的时候,从他们所要求保护的反应中发出的伽马射线的能谱使其在错误的能量中具有尖峰,它们只是移动了钉子。 乔治弗雷/盖蒂图像


A.对这种情况的普遍反应是认为,即使个别科学家可能会自欺欺人,其他人也会毫不犹豫地批评他们的想法或结果,因此这一切都是一纸空文:科学作为一种公共活动是自我修正的。有时这是真的,但它不一定像我们可能相信的那样迅速或顺利地发生。

诺塞克认为,同行评审有时可能会积极地阻碍对科学主张的明确和迅速的测试。他指出,2011年,意大利的一个物理学家团队报告了中微子的证据这种明显比光速快的运动(违反了爱因斯坦的狭义相对论),4.检查和驳斥5, 6多亏了高能物理学家通过开放存取存储库分发论文预印本的高效系统,这一速度非常快。如果该测试依赖于通常的同行评审渠道,可能需要数年时间。

同样,当研究人员在科学2010年,砷可能替代某些微生物DNA中的磷——这一说法可能改写了生命的基本化学原理。一位进行后续研究试图复制这一发现的研究人员认为,在开源博客上记录她正在进行的研究结果很重要。这与最初的研究团队形成了对比,他们被批评没有报告任何后续证据来支持他们有争议的主张。7.

同行评议似乎是一种更容易出错的工具,尤其是在医学和心理学等领域。可重复性的危机”证明。医学记者伊万·奥兰斯基和科学编辑亚当·马库斯是“撤回观察”服务的负责人,他们这样说:“当科学按照设计工作时,随后的发现就会扩大、改变或完全破坏先前的研究……问题是,在科学中,或者更准确地说,在科学发表中,这个过程很少按指令进行……今天发表在科学杂志上的结论只有在另一个实验室再次尝试的情况下才有可能站得住脚,而且很有可能甚至都不会。”8.

科学文献被歪曲的原因之一是期刊更可能发表积极的结果而不是消极的结果:说某件事是真比说它是错容易。期刊评论员可能倾向于拒绝负面结果,认为这太无聊了,而研究人员目前从这些发现中几乎得不到资助者或部门的信任或地位。奥兰斯基和马库斯写道:“如果你做了20个实验,其中一个可能会有一个可公布的结果。”。“但仅仅公布结果并不意味着你的发现是有效的。事实恰恰相反。”9

“和许多研究生一样,当我采用研究方法时,我对科学如何运作的理想主义破灭了。”

Oransky认为,虽然科学的所有激励措施加强了确认偏见,但出版物的紧急情况是最有问题的。“为了获得任期,补助和认可,科学家需要在主要期刊中经常发布,”他说。“这鼓励积极和”突破“调查结果,因为后者是赚取引文和影响因素的原因。因此,科学家愚弄自己在实验结果中看到完美的开创性结果并不令人惊讶。“

鼻子同意,称最强的扭曲影响之一是赋予Kudos,Tenure和资金的奖励系统。“推进我的职业生涯,我需要尽可能频繁地发布,尽可能频繁地发布。这意味着我必须制作更有可能出版的文章。“他说,这些是那些报告积极成果的结果(“我已经发现了......”,而不是“我已经被驳回了......”),原始结果(从不“我们确认以前的发现......”),以及清洁结果(“我们展示了......“,不是”这不清楚如何解释这些结果“)。但是“实验室中发生的大部分都看起来不像那样”,鼻子说,它是糊状的。“我如何从糊状物到美好的结果?”他问。“我可以耐心等待,或者幸运 - 或者我可以采取最简单的方法,经常对我选择哪些数据以及我如何分析它们的无意识的决定,使得一个清洁的故事出现。但在这种情况下,我一定要在我的推理中偏见。“

乌托邦:布莱恩·诺斯克追求的是一个科学乌托邦,在这个乌托邦中,科学摆脱了有动机的推理和确认偏见。 礼貌的Brian鼻子

不仅糟糕的数据和错误的想法可以存活下来,好的想法也可以通过积极的推理和职业压力被压制。遗传学家芭芭拉·麦克林托克在20世纪四五十年代提出的一些DNA序列可以“跳跃”的建议20世纪80年代,生物化学家斯坦利·普鲁西纳(Stanley Prusiner)在染色体周围指出,称为朊病毒的蛋白质可以折叠成完全错误的形状,错误折叠可以从一种蛋白质传递到另一种蛋白质,这与流行的正统学说大相径庭,以至于两位研究人员都遭到无情的嘲笑,直到他们被证明是正确的并获得诺贝尔奖对大胆主张的怀疑总是有道理的,但回顾过去,我们可以看到,有时它更多地来自于无法摆脱主流观点的偏见,而不是来自对证据质量的真正怀疑。麦克林托克和普鲁西纳的例子说明,当证据的重量增加时,科学确实会自我纠正Nosek说,这是必须的,但“我们不知道有多少例子表明,类似的见解被提出,但被彻底否定,从未被追查。”

可以肯定的是,科学家对此有一定的认识。许多人同情哲学家托马斯·库恩的理论,即科学经历了突然的范式转变,在这种转变中,整个领域的主流智慧受到破坏,出现了一幅全新的图景。在这种转变之间,我们只看到“正常科学”这符合普遍的共识,直到异常的积累产生足够的压力,冲破墙壁进入一个新的范式。经典的例子是20世纪初量子物理学的出现;18世纪化学中的燃素概念——假定的“燃烧原理”被拉瓦锡的氧理论推翻的理论也符合这一模型。马克斯·普朗克(Max Planck)的一句名言提出了另一种克服科学先入之见的方法:“科学一次推进一场葬礼。”只有在老卫士死后,新思想才得以突破。


T作为一名心理学研究生,诺塞克清楚地认识到偏见在科学中的作用。他说:“和许多研究生一样,当我采用研究方法时,我对科学如何运作的理想主义破灭了。”“在那门课上,我们读了很多甚至在当时都很老的论文——从20世纪50年代到70年代的文章——关于发表偏倚、低动力研究设计、缺乏复制、已发表文章中对方法学的低估、缺乏原始数据获取途径以及对无效结果的偏倚的文章。”

从那以后,诺塞克一直致力于使科学工作变得更好。10.他相信,通过将这些偏见公之于众,科学的进程和进步将会变得更加顺畅——这意味着研究方法、假设和解释将更加透明。“解决这些问题并不容易,因为它们是文化上的挑战——没有一个人能改变一种文化,”他说。“所以我从我能控制的问题开始:我的研究设计的力量。”

令人惊讶的是,Nosek认为,解决科学认知偏差最有效的方法之一可能来自于药理学,而这个学科最近因其容易出错和自欺欺人的方式而受到了最严厉的批评。正是因为这些问题在制药行业如此明显,在诺塞克看来,在处理这些问题方面,制药行业远远领先于其他科学领域。例如,众所周知,制药公司及其合作者都倾向于报告试验的积极结果,淡化消极结果,因此美国现在的法律规定,所有临床试验在开始前都必须登记。这迫使研究人员无论他们说什么都要报告结果。

诺塞克为研究制定了一个类似的预注册计划,称为开放科学框架(OSF)。他已经计划了多年,但它真的起飞,当前软件开发人员杰夫间谍在2009 - 2010年加入了他的实验室,并将其作为论文项目。“很多人参与其中,它很快就变得更加越来越大,”鼻子说。“我们开始了一个网站的OSF,一个社区和资助者聚集在一起。”鼻子和间谍被覆盖了开放科学中心该机构现在负责管理OSF,并能够免费提供服务。

Nosek说,这个想法是研究人员“提前写下他们的研究目的和他们认为会发生什么。”然后当他们做实验时,他们同意必须严格按照原始计划的范围分析结果。这听起来很简单,就像我们教孩子们如何做科学一样。确实如此,但很少发生这种情况。相反,正如费德勒所证明的那样,这种分析是建立在各种未陈述的、通常是无意识的假设基础上的,这些假设是关于什么会被看到或不会被看到的。Nosek说,使用OSF的研究人员经常惊讶地发现,当他们来看他们的结果时,这个项目已经偏离了他们最初提出的目标。

哈特林克说,通常会出现意料之外的结果。“如果问任何一个公众,这样做是否可以,他们会说不行。”

费德勒使用了这项服务,他说,这不仅使研究保持了诚实,而且使研究运行更加顺利。“在OSF的预注册迫使我事先考虑所有细节,项目以及一些写作,在我开始收集数据之前就已经完成了,”她说。“意识到这一点有助于我区分哪些结果是我信任的,哪些结果是我不太信任的。”不仅仅是她:让整个过程透明化“让每个其他研究人员都有机会判断这个结果是否值得他们宝贵的研究时间。”

Hartgerink说,说明你的目标也是一种检查你是否知道目标是什么的好方法,他也是一个OSF用户。“一旦我们决定这么做,我们注意到解释假设本身就很困难”——这表明它们实际上还没有被表述得足够清楚。他总结道:“从技术上讲,如果你想测试假设,预先注册是必须的。”费德勒说,在过去的一年里,她和她所有的博士生都在使用OSF方案。她断言:“我从做这件事中学到了很多,我只能把它推荐给我们这一行的每一个人。”

Hartgerink说,OSF和一切照旧的区别是相当大的。由于大多数研究人员都是在完成研究后才撰写手稿,所以之前没有明确地写下假设。“一旦结果被发现,这将产生更有利的假设。”爱荷华大学心理学家厄内斯特O'Boyle和他的同事们称这种偏见使结果的回顾性呈现更加美丽,“蛹效应”。Hartgerink说。通常情况下会出现预期的意外结果。“如果问公众这样做是否合适,他们会说不合适。然而,长期以来,这一直是科学界的普遍做法。”

通常,在假设和目标中的这种转变恰好发生,甚至没有识别。“在设计实验的有时长过程中,收集数据,分析它,并将结果呈现给我们的科学同事,我们的方式看待一个问题和相应的结果发展,”Fiedler说。“我们可能会忘记失败的原始测试,并将我们的新见解呈现出基于相同数据的不同问题。”她说:这种科学方法有很多价值,她说:发现无法预料的联系非常重要。但这不仅转移了研究的球门柱,它还可以带领研究人员“对可能的杂散效果付出太多信任”。OSF力量研究人员要求将球门柱留在原地。


但如果你在做实验之前就把自己限制在一个狭窄的目标范围内,难道你没有关闭你无法预见的潜在的肥沃途径吗?也许吧,Nosek说,但是“从数据中学习”并不是得到可靠结论的方法。“目前,我们把探索性研究和验证性研究混为一谈,”他说。“一个经常被遗忘的基本事实是,你无法产生假设如果你发现了一条有趣的新线索,你应该单独跟进,而不是告诉自己这就是实验一直以来的目的。

菲德勒对预先注册会扼杀创造力和自由的指控提出异议。“这不是每个人都必须做的事情,”她说,在没有明确的假设检验议程的情况下收集数据的探索性研究仍然占有重要地位。但我们需要考虑到这些区别。

哈特格林克认为,主要的障碍是教育:研究人员根本不被建议这样做。但最好是这样。“如果年轻的研究人员现在不开始应用这些技术,”他说,“他们可能会在10年后成为后座议员,因为以可复制、透明和开放的方式进行研究已成为常态。”

最终,诺塞克将目光投向了一个“科学乌托邦”,在这个乌托邦中,科学成为一种更有效的知识积累手段。然而,没有人声称OSF将是让我们到达那里的灵丹妙药。正如Oransky所说:“一个更大的问题是让科学家停止欺骗自己。这需要消除动机推理和确认偏差,我还没有看到任何好的解决方案。”因此,与OSF一样,Nosek认为必要的重组包括开放获取的出版,以及开放和持续的同行评审。也许,我们无法摆脱偏见,但我们可以软化它们的诱惑。正如Nosek和他的同事,以色列本-古里安大学的心理学家Yoav Bar-Anan所说,“改变的关键障碍不是技术或财务上的;他们是社会。虽然科学家们保持现状,但他们也有能力改变现状。”


Philip Ball是隐形:无形的危险诱惑还有许多关于科学和艺术的书。


工具书类

1. ioannidis,J.P.A.为什么大多数公布的研究结果都是假的。《公共科学图书馆·医学》杂志上2.e124(2005)。

2.Ioannidis,J.P.A.如何使更多已发表的研究成为现实。《公共科学图书馆·医学》杂志上11.,e1001747(2014年)。

3.太好以至于不可能是假的:重访非显著结果。开放科学框架https://osf.io.(更新日期:2015年4月7日)检索自https://osf.io/qpfnw/

4.Antonello,M。,在CNGS束上用ICARUS探测器测量中微子速度。预印本arXiv:1203.3433(2012)。

5.中微子的速度不超过光速。自然新闻(2012).检索从doi: 10.1038 / nature.2012.10249

6. Cho,A.再次,物理学家揭穿更快的中微子News.sciencemag.org(2012)。

7.公开的研究对砷生命提出了质疑。自然新闻(2011)。从DOI检索:10.1038 /新闻.2011.469

8.与滚石乐队不同:科学在自我修正方面真的比新闻更好吗?http://theconversation.com(2015).

9.不像滚石:在自我纠正方面,科学真的比新闻更好吗?www.iflscience.com(2015).

10Ioannidis,J.P.A.,Munafo,M.R.,Fusar Poli,P.,Nosek,B.A.,和David,S.P.认知科学中的出版物和其他报告偏差:检测、流行和预防。认知科学的发展趋势18., 235 - 241(2014)。


这篇文章最初发表在2015年5月的《错误》杂志上。

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