第10回　因果推論入門：RCTと観察研究¶

12/8（火）Ⅲ講 13:00〜14:40・B402教室

「効いた」のか、「もともとそういう人が選んだ」だけなのか

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この回のゴール¶

因果が 反事実（同じ人の「した世界 vs しない世界」）の比較であることを理解する
交絡が観察データで見せかけの効果を作ることを見抜く
RCT（ランダム化比較試験） がなぜ因果を示せるか＝ランダム化が処置を交絡から独立にするから、を説明できる
観察研究の限界（交絡・選択バイアス）を理解する

到達目標との対応：G3（因果推論の基礎を理解し、観察データからの安易な因果主張を見抜ける） の出発点。

1. 直感クイズ ―― サプリは効いたのか？¶

あるサプリの利用者を調べたら、飲んでいる人のほうが健康だった。これは「サプリが健康にする」という因果の証拠か？

なりそうに見える。だが ―― サプリを自分から飲む人は、そもそも 健康志向が高い（運動する・食事に気をつける）人が多いのでは？だとすれば、健康なのはサプリのおかげではなく、もともとそういう人が飲んでいるだけ かもしれない。

この「健康志向」のように、原因の候補と結果の両方に影響する隠れた要因を 交絡（confounder） と呼ぶ。

2. 因果とは「反事実」の比較¶

「サプリが効いた」とは本当はこういう意味だ：

同じ人が、サプリを飲んだ世界と、飲まなかった世界を比べて、健康に差がある。

だが現実には、1人について「飲んだ場合」と「飲まなかった場合」の両方は観測できない（反事実）。だから「飲んだ人の集団」と「飲まなかった人の集団」を比べる。このとき2つの集団が 健康志向などでそろっていない と、比較は因果ではなく交絡を映す。

3. シミュレーション：交絡が「効果」を捏造する¶

架空の世界 ―― サプリの本当の効果はゼロ。健康を決めるのは「健康志向」だけ。健康志向が高い人ほど自分からサプリを飲む。この世界で「飲んだ人 vs 飲まない人」を比べると：

	値
サプリの本当の効果	0
観察データの「飲んだ人 − 飲まない人」の健康差	+9.4

効果ゼロのはずなのに、飲んだ人のほうがずっと健康に見える。 差の正体は、飲む人と飲まない人で 健康志向が偏っていること（飲んだ群 +0.58 / 飲まない群 −0.61）。

観察研究では「飲むかどうか」を本人が決めるので、処置（飲む）と交絡（健康志向）が独立でない。第6回からの言葉そのものだ。

4. RCT ―― ランダム化が交絡を断ち切る¶

本当の効果を知るには、くじ引きで誰がサプリを飲むかを決める。これが RCT。本人の健康志向と無関係に割り当てるので、2群の健康志向が平均的にそろう。

	飲んだ群の健康志向	飲まない群	推定された効果
観察研究（本人が選ぶ）	+0.58	−0.61	+9.4（捏造）
RCT（くじで割当）	≈0.00	≈−0.06	+0.5（≈真の効果0）

ランダム化の威力は 「処置」を「交絡」から独立にすること。くじ引きは健康志向を見ないので、群間の差は純粋にサプリの効果だけを映す。これがRCTが「因果推論の金字塔」と呼ばれる理由だ。

今期の糸がここでも

第6〜7回は「独立が崩れると推測が壊れる」だった。因果推論はその逆を積極的に使う ―― ランダム化で“処置と交絡の独立”を人工的に作り出すことで因果を取り出す。独立は、壊れると困るだけでなく、自分で作り出せれば強力な武器になる。

5. 観察研究はダメなのか ―― いや、注意して使う¶

現実にはRCTができない場面も多い（「20年間タバコを吸う/吸わない」をくじで割り当てるのは不可能・非倫理的）。その場合は観察研究に頼るが、交絡を疑い、できる限り調整する必要がある（→第11回）。

もう一つの罠が 選択バイアス（対象の集め方が偏ると何を比べても歪む）。RCTの 盲検・プラセボ（偽薬）は、「飲んでいる」という意識自体の影響を消す工夫だ。

因果を見抜く問い

「Xをした人はYだった」と聞いたら問う ―― 「Xをした人としなかった人は、他の点でそろっている？」「くじで決めた？それとも本人が選んだ？」。本人が選んだなら、その差は交絡かもしれない。

今日のまとめ¶

ポイント	中身
因果	反事実（同じ人の“した世界 vs しない世界”）の比較。本来は観測できない
交絡	原因候補と結果の両方に影響する隠れ要因。観察研究で効果を捏造する
RCT	くじ引きで処置を割当→処置と交絡が独立に→真の効果が出る
観察研究	RCTが無理なときに使うが、交絡・選択バイアスを疑い調整が必要

今日の課題（Moodle提出）¶

配点：100点（自動採点40点＋記述60点）／提出先：Moodle

第10回のColabノート 10_causal.ipynb を上から実行し、結果を見たうえで答えること。

パートA：選択問題（自動採点・各10点 ×4＝40点）¶

A1. 「サプリを飲んでいる人は健康だった」という観察結果から「サプリが健康にする」と結論できないのはなぜか？ - (ア) サンプルサイズが小さすぎるから - (イ) サプリを自分から飲む人は健康志向が高いなど、交絡の可能性があるから - (ウ) 健康は数値化できないから

A2. 「交絡（confounder）」の説明として正しいのは？ - (ア) 原因の候補と結果の両方に影響する、隠れた第三の要因 - (イ) 標本を取り直すたびに変わる偶然のばらつき - (ウ) 検定を繰り返すことで増える偽陽性

A3. RCT（ランダム化比較試験）が因果を示せる理由として最も適切なのは？ - (ア) サンプルサイズを必ず大きくするから - (イ) くじ引きで処置を割り当てるので、処置が交絡（健康志向など）と独立になり、2群がそろうから - (ウ) p値が必ず小さくなるから

A4. Colabのシミュレーションで、サプリの本当の効果は0だった。観察研究とRCTの推定結果はどうなったか？ - (ア) 観察もRCTも、ほぼ0だった - (イ) 観察では大きな正の効果（+9程度）に見えたが、RCTではほぼ0だった - (ウ) 観察ではほぼ0、RCTでは大きな効果に見えた

パートB：記述問題（AIフィードバック対象・60点）¶

B1.（30点） Colabのシミュレーションで、サプリの効果は本当はゼロなのに、観察データでは「飲んだ人のほうが健康」に見えた。なぜそうなったのかを、「交絡」「健康志向」「（処置と交絡の）独立」という言葉を使って4〜6文で説明しなさい。また、RCTではなぜ正しい結果（≈0）が得られたのかも述べること。

B2.（30点） 次の主張から1つ選び、それが因果と言えるか／言えないかを判断し、理由を書きなさい。さらに、因果を確かめるにはどんな調べ方（RCT or 工夫した観察）が必要かを述べなさい。

(a)「朝食を食べる子どもは成績が良い。だから朝食を食べさせれば成績が上がる」
(b)「ある塾に通った生徒は合格率が高い。だからその塾は効果がある」
(c)「よく運動する高齢者は健康だ。だから運動は健康に良い」

ヒント：選んだ主張で「処置をした人としなかった人が、他の点でそろっているか？」「本人が選んだのか、くじか？」を考える。倫理的・現実的にRCTが難しい場合はそれも指摘してよい。

文字数の目安：B1・B2あわせて 300〜500字。コピペ・引き写しは評価しない。自分の言葉で書くこと。

次回予告

第11回「交絡と疑似相関」。今日の交絡をさらに深掘り。「アイスと水難事故」「チョコとノーベル賞」――統制（調整）で見かけの相関を見破る。そして全体と層別で結論が逆転する シンプソンのパラドックス。

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