От машинного обучения до клинических испытаний, иллюстрации возможностей и подводных камней повествования

ГЕРТА МАЛАЙ

В машинном обучении существует понятие уменьшения размерности. Снижение размерности применяется к слишком сложному набору данных. По сути, мы сокращаем данные до представления более низкой размерности, чтобы снять некоторую сложность. Например, мы представляем территорию в виде карты, уменьшая трехмерное пространство до двухмерного плана, чтобы легче было перемещаться по территории.

Рассказывание историй, которое в Sapiens утверждает Юваль Ноа Харари, является единственным наиболее фундаментальным фактором, позволившим Homo sapiens стать хозяевами мира, следует тому же принципу, что и уменьшение размерности. Реальность слишком сложна, чтобы ее полностью понять, поэтому мы поднимаем закономерности, которые мы замечаем в нашей среде, до историй и принижаем остальное, тем самым уменьшая некоторую сложность, чтобы легче ориентироваться в лабиринте, который является реальностью.

Мы биологически предрасположены к снижению сложности. Наши чувства не созданы для того, чтобы улавливать каждую точку данных в нашей среде. В противном случае мы были бы слишком перегружены. Таким образом, мы создаем истории с данными, которые у нас есть. Однако в результате многие создаваемые нами истории будут существенно неполными, как показано ниже. Другими словами, оставленные части изменили бы целостную структуру рассказа, такую ​​как смысл или сообщение, если бы они были включены.

Почему все это важно? Потому что повествование повсеместно и может иметь серьезные последствия, если уменьшение размерности исходных данных истории не выполняется должным образом. По словам лауреата Нобелевской премии Рональда Коуза: «Если вы будете мучить данные достаточно долго, они признаются во всем». Уменьшение размерности и повествование историй - мощные инструменты, и, как и с любым другим мощным инструментом, с ними нужно обращаться с большой осмотрительностью и ответственностью, а не злоупотреблять ими.

Во время моей работы в сфере медицинских технологий я близко познакомился со следующим примером уменьшения размерности, которое обычно происходит в здравоохранении и клинических испытаниях при разработке лекарств. В этой области уже давно известно, что личные визиты позволяют нам только увидеть снимок симптомов пациента и не дают нам полной картины опыта пациента с болезнью. Тем не менее, при стандартных визитах к врачу, а также в тех, которые связаны с клиническими испытаниями, распространена практика, когда основной метод сбора данных состоит в том, чтобы просто спросить пациентов, как они себя чувствовали за последнюю неделю. В самом деле, существует множество опасений по поводу данных, сообщаемых пациентами. Например, у человека слабая память на события, которые произошли в прошлом, и она даже может часто быть предметом предвзятости воспоминаний², то есть неточности³ или неполноты воспоминаний о прошлых событиях.

На рисунке ниже показан год жизни пациента с болезнью Паркинсона. Красный цвет обозначает дни, когда у пациентов наблюдались симптомы; чем темнее оттенок красного, тем сильнее симптомы, а зеленый цвет обозначает дни, когда пациенты посещали врача. Во время визита к врачу пациентку задают вопрос, как она себя чувствовала за последнюю неделю. Хотя это дает врачам данные о симптомах примерно за неделю (всего данных за две недели в год), они упускают остальную часть картины (остальные 50 недель в году). Эти две недели, вероятно, не являются репрезентативной выборкой для остальной части года; таким образом, врачи получают существенно неполный рассказ о пережитом пациентом заболевании.

Однако именно эта неполная информация в значительной степени определяет решение врача о диагнозе и лечении пациента. Нетрудно представить себе последствия принятия врачами решений на основе неполной информации, начиная от неправильного диагноза и заканчивая лечением пациента на неправильной стадии заболевания.

Область медицинских исследований знает о подводных камнях существенно неполных историй, и для устранения некоторых последствий непрерывный мониторинг симптомов (с помощью носимых устройств, датчиков или электронных результатов, сообщаемых пациентом (ePRO)) стал решением для сбора более объективных данных. и контекстные данные.

Машинное обучение и разработка лекарств - не единственные области, затронутые существенно неполными историями. Фактически, экономика была преобразована в отрасль, когда экономисты осознали, что они использовали собственное ошибочное уменьшение размерности: игнорировали существенные элементы человеческой природы, такие как предубеждения и эвристика, при построении экономических моделей.

Фундаментальная посылка традиционной, то есть неоклассической, экономики состоит в том, что люди являются последовательно рациональными существами, которые знают, как максимизировать полезность. Этих людей с юмором назвали Homo economicus. Homo economicus руководствуется логикой и знает, как максимально оптимизировать свою функцию полезности с наименьшими затратами.

Однако в 1960-х годах мы стали свидетелями подъема поведенческой экономики, которая проливает свет на тот факт, что принятие решений человеком далеко не рационально. Как люди, мы подвержены когнитивным предубеждениям, эвристикам, влияниям и эмоциям. Мы думаем и ведем себя гораздо менее линейно и логично, чем предполагала традиционная экономика.

Неоклассическая экономика уменьшила измерение иррациональности человеческой природы, что привело к чрезмерно упрощенным экономическим моделям, то есть значительно неполным историям, что в лучшем случае привело к неэффективной политике правительства и бизнеса.

Рассказывание историй также является частью нашей повседневной жизни. Истории повсюду вокруг нас; нам их показывают, и мы даже создаем их. В качестве быстрой демонстрации рассмотрим картинку ниже. Что тень двух людей говорит вам об их отношениях?

Если вы думали, что на нем изображена пара, которая собирается поцеловаться, вы, вероятно, стали жертвой создания существенно неполной истории. Полное изображение ниже без обрезки - еще один пример, показывающий, что мы должны проявлять настоящую осторожность при выполнении уменьшения размерности. Уменьшение трехмерного пространства, в котором два незнакомца идут друг за другом, в двухмерную плоскость (стена, на которую проецируются их тени) дает вводящую в заблуждение историю, в которой незнакомцы выглядят так, как будто они собираются обменяться поцелуями, когда на самом деле это не так. Оптика, способ восприятия события или действия, может быть таким же фиктивным, как оптические иллюзии, как показано на рисунке выше.

Фактически, неполное рассказывание историй - естественный побочный продукт нашей биологии. Науке давно известно, что наша биология позволяет нам воспринимать только часть реальности. В своем знаменитом выступлении на TED Можем ли мы создать новые чувства для людей? Всемирно известный нейробиолог Дэвид Иглман отмечает, что мы пойманы в ловушку на тонком срезе реальности. Мы не можем видеть ни микроскопический уровень, состоящий из молекул и атомов, ни космос, состоящий из звезд и планет; мы видим только крошечную полоску посередине. Точно так же видимый свет составляет лишь 1/10 триллионной части всего доступного электромагнитного спектра. Следовательно, наше восприятие по своей природе ограничено несколькими пикселями вместо полной картины реальности.

Однако, несмотря на то, что мы не можем видеть многое из того, что есть снаружи, например большую часть электромагнитного спектра, мы привыкли думать, что мы это видим. Мы склонны полагать, что видим полную картину, хотя на самом деле это не так. Более того, что забавно, иногда наша склонность к рассказыванию историй заставляет нас думать, что мы видим то, чего на самом деле вообще нет. Один из способов проявления этой тенденции - наша склонность к антропоморфизации неодушевленных предметов.

В увлекательном эксперименте, проведенном Хайдером и Зиммелу в 1944 году, людей попросили интерпретировать короткий фильм, в котором геометрические фигуры ниже - прямоугольник, большой треугольник, маленький треугольник и круг - были показаны движущимися в разных направлениях и в разных направлениях. различные скорости. Несмотря на то, что не было голоса за кадром или каких-либо других человеческих элементов, исследователи обнаружили, что люди воспринимали фильм с точки зрения одушевленных существ. Люди приписывали геометрическим фигурам личные качества и использовали такие слова, как мужчина, девушка, ярость, разочарование и борьба, чтобы описать их и их взаимодействия. Несомненно, приписывание людям и ситуациям повествования, намерений и смысла может варьироваться от неточного до неправомерного и опасного.

Реальная применимость этого вкуса рассказывания историй, антропоморфизации, далеко идущая и разнообразная, но вот пример для ознакомления.

В 2006 году Университет Ньюкасла использовал ящик для сбора денег на напитки в одной из кофейных комнат. Инструкции по оплате были на уведомлении, размещенном над прилавком, где находились коробка и кофемашина. Планировка комнаты позволяла кому-то избежать наказания, если он не хотел этого.

В течение 10 недель исследователи помещали изображение на это объявление, каждую неделю чередуя разные типы цветов и разные пары глаз.

Они обнаружили, что люди платили примерно в три раза больше за свои напитки, когда глаза были показаны на объявлении, чем когда были выставлены цветы. Люди значительно изменили свое поведение после того, как просто увидели изображения, отдаленно напоминающие настоящие глаза, заставляя их инстинктивно «поверить» в историю, что они, вероятно, наблюдали настоящие глаза.

Таким образом, к лучшему или к худшему, восприятие - это не реальность. Разрыв между восприятием (или рассказыванием историй) и реальностью может быть морем информации, к которой мы не причастны. Карта - это не территория.

Я предполагаю, что признание наличия пробела является необходимым начальным шагом для последующего поиска дополнительной информации и приближения к истинному пониманию реальности. Как ни странно, в признании того, что мы не знаем, есть большая сила. Во-первых, это более точное представление о мире; более вероятно, что мы чего-то не знаем, чем то, что знаем. Более того, когда мы принимаем то, что не знаем, мы с меньшей вероятностью попадем в ловушку предубеждений, эвристики или других влияний. И самое главное, мы открываем двери для большего обучения. И больше знаний приближает нас на шаг ближе к истине.

Из приведенных выше примеров вытекает мандат: ставить под сомнение достоверность рассказов, которые нам рассказывают, особенно тех, которые мы рассказываем сами себе. Очень важно признать, что, несмотря на все наши усилия, у нас все еще может быть существенно неполная история. Поэтому я признаю, что мораль этой статьи сама по себе может быть в значительной степени неполной. И я приглашаю вас добавить к нашим коллективным данным, чтобы мы вместе могли стать на шаг ближе к истине. Потому что я могу ошибаться. Я не знаю.

Источники:

¹ Изображение вырезано из оригинала по дизайну. u / AlphaPlutonium, Тени двух незнакомцев, 20 марта 2017 г., reddit.com

²Althubaiti A, «Информационная предвзятость в исследованиях в области здравоохранения: определение, подводные камни и методы корректировки», Journal of Multidisciplinary Healthcare (2016): 9, 211–217.

«Лейси, Дж. У. и Старк, К.,« Неврология памяти: значение для зала суда », Nature Reviews Neuroscience (2013): 14 (9), 649–658.

⁴ Дэвид Иглман, Мозг, стр. 79

⁵Шолл Б.Дж., Тремуле П.Д. Перцептивная причинность и одушевленность. Trends Cogn Sci. 2000 августа; 4 (8): 299–309. DOI: 10.1016 / s1364–6613 (00) 01506–0. PMID: 10904254.

⁶Heider, Ф. (1958). Психология межличностных отношений. Нью-Йорк: Вили.

⁷Мелисса Бейтсон, Дэниел Неттл и Гилберт Робертс, Признаки того, что за вами наблюдают, улучшают сотрудничество в реальной обстановке, 2006 г.