El diseño de experimentos

El diseño de experimentos es un libro de 1935 del estadístico inglés Ronald Fisher sobre diseño experimental, considerado una obra fundamental en la estadística moderna y la metodología experimental. ^{[ 1 ]} El libro introdujo conceptos como aleatorización, replicación y bloqueo, y contiene la influyente discusión de Fisher sobre la hipótesis nula , ilustrada en el contexto del experimento de la dama que degustaba té . El libro ha tenido un impacto duradero en el desarrollo de la ciencia estadística, influyendo en diversos campos como la agricultura, la psicología y la investigación médica. Sigue siendo una referencia importante en la historia de la estadística aplicada y la filosofía de la experimentación científica. ^{[ 1 ]}

En el momento de la publicación, Fisher era estadístico en Rothamsted Research (anteriormente conocida como Rothamsted Experimental Station), donde desarrolló métodos estadísticos para analizar datos agrícolas. ^{[ 2 ]} Su trayectoria profesional abarcó contribuciones fundamentales a la estadística, la genética y la biología evolutiva. El diseño de experimentos se basó en el trabajo previo de Fisher, incluyendo su libro Métodos estadísticos para investigadores (1925), y sentó las bases para la aplicación práctica de las pruebas estadísticas en la ciencia experimental. ^{[ 1 ]}

Gran parte del enfoque de Fisher surgió de estudios previos realizados en Rothamsted , en particular de un artículo de 1923 con Winifred Mackenzie sobre la variación de los cultivos. ^{[ 3 ]} En este trabajo, Fisher vinculó la validez de las pruebas experimentales directamente con el principio de aleatorización, argumentando que la asignación aleatoria de tratamientos a las parcelas podía simular la independencia necesaria para una inferencia válida. Esta innovación estableció la aleatorización como la «base física de la validez de la prueba» y se convirtió en el primer principio de diseño experimental de Fisher. ^{[ 3 ]}

Fisher integró la aleatorización con otros dos principios, la replicación y el bloqueo, para conformar un marco general para el diseño de experimentos. Estas ideas, aplicadas inicialmente a ensayos agrícolas, se presentaron sistemáticamente en El diseño de experimentos , contribuyendo a formalizar el diseño experimental como una disciplina estadística. ^{[ 3 ]}

Una de las secciones más destacadas del libro describe el origen de la hipótesis nula . Fisher la ilustró con una apuesta: una mujer afirmaba poder distinguir si se había vertido primero leche o té en una taza. ^{[ 1 ]} Para comprobarlo, Fisher diseñó un experimento en el que se le presentaron ocho tazas, cuatro de cada preparación. ^{[ 4 ]} Este experimento se conoció como el experimento de la dama catando té . ^{[ 5 ]} Definió la hipótesis nula como la suposición de que ella no tiene tal capacidad para hacer la distinción, lo que significa que sus respuestas se deberían al azar. Bajo esta suposición, la probabilidad de adivinar correctamente las ocho tazas se calculó en 1/70. Fisher argumentó que si ella lograba distinguir si se había vertido primero leche o té en una taza, la hipótesis nula podría rechazarse. Fisher afirmó: «La hipótesis nula nunca se prueba ni se establece, sino que posiblemente se refuta en el curso de la experimentación. Se puede decir que todo experimento existe solo para dar a los hechos la oportunidad de refutar la hipótesis nula». ^{[ 6 ]} Así nació el concepto de hipótesis nula. Esta discusión se convirtió en un elemento central de la filosofía de la inferencia estadística . ^{[ 6 ]}

Fisher se enfrentó a múltiples críticas y controversias a lo largo de su dilatada carrera. Su trabajo sentó las bases para las pruebas de significación que enfatizaban la indicación de evidencia en contra de la hipótesis nula , utilizando valores p . ^{[ 8 ]} Ronald Fisher argumentó que la inferencia inductiva era nefasta para el progreso del conocimiento científico y que esto es “experimentalmente demostrable cuando sabemos cómo realizar un experimento que rara vez dejará de darnos un resultado estadísticamente significativo”. ^{[ 9 ]} Escépticos, como Paul L. Morgan y Jacob Cohen , expresaron que había irregularidades considerables en los desacuerdos de Fisher con la probabilidad . ^{[ 8 ] [ 10 ]} Cohen hizo una crítica específica a Fisher, “quien rechazó enfáticamente la teoría bayesiana de la probabilidad inversa, pero cayó en interpretaciones bayesianas inválidas de la NHST [prueba de significación de la hipótesis nula]”. ^{[ 11 ]} A pesar del legado estadístico de Fisher, el discurso destaca cómo su estudio ha contribuido a la extensa mala interpretación de la NHST en la investigación moderna. ^{[ 11 ]}

Además de las críticas a su obra, Fisher ha sido conocido por ser controvertido debido a sus puntos de vista sobre la raza y su historial de apoyo a las políticas eugenésicas . ^{[ 11 ]}

Tras la muerte de Fisher en 1962, los métodos de diseño y análisis experimental que había establecido décadas antes transformaron la investigación en las ciencias físicas, biológicas y estadísticas. ^{[ 12 ]} El diseño de experimentos (1935) y sus ediciones posteriores proporcionaron una explicación sistemática de la lógica de la experimentación, así como la formulación de la hipótesis nula en un marco unificado para uso científico. ^{[ 1 ]} El libro impulsó el uso de diseños factoriales , que permitieron a los investigadores estudiar múltiples factores y sus interacciones simultáneamente. ^{[ 12 ]} Si bien la idea de combinar tratamientos de esta manera no era del todo nueva, Fisher demostró su ventaja lógica y estadística sobre los enfoques anteriores que favorecían la observación de un factor a la vez. ^{[ 12 ]} Su marco influyó posteriormente en campos como la psicología y la educación , donde los diseños experimentales reemplazaron gradualmente los estudios puramente correlacionales . ^{[ 12 ]} Los conceptos de Fisher sobre aleatorización , análisis de errores e inferencia estadística siguen siendo fundamentales. ^{[ 2 ]}

• Ronald Fisher
• Métodos estadísticos para investigadores (1925)
• Combinatoria del diseño experimental (1987)
• Lista de publicaciones importantes en estadística