Кіріспе
Көптеген гипотезалық сынақтар жүргізу кезінде І типтегі қателер жасау ықтималдығы. Статистикада, отбасылық қателік деңгейі (FWER) – бір немесе бірнеше жалған жаңлықтарды, яғни І типтегі қателерді жасау ықтималдығы.
In statistics, family wise error rate (FWER) is the probability of making one or more false discoveries, or type I errors when performing multiple hypotheses tests.
Отбасылық және эксперименттік қателіктер
Джон Туки 1953 жылы белгілі бір топтың немесе "отбасының" тестілері арасында І типті қателік жасау ықтималдығы ретінде отбасылық қателік деңгейі тұжырымдамасын әзірледі. Райан (1959) осыған байланысты эксперимент бойынша қателік деңгейі тұжырымдамасын ұсынды, ол нақты экспериментте І типті қателік жасау ықтималдығын білдіреді. Осылайша, эксперимент бойынша қателік деңгейі – бұл экспериментте жүргізілген барлық тестілерді қамтитын отбасылық қателік деңгейі. Райанның (1959, 3-ескертуде) түсіндіргеніндей, экспериментте бір немесе бірнеше салыстырулардың екі немесе одан көп отбасы болуы мүмкін, олардың әрқайсысы нақты статистикалық қорытындыға қатысты және әрқайсысының жеке отбасылық қателік деңгейі болады.
Бақылау рәсімдері
Күшті FWER бақылауын қамтамасыз ететін бірнеше классикалық және жаңа шешімдер бар.
Шидак процедурасы
Әрбір гипотезаны α деңгейінде тексеру – Сидақтың көптеген сынақтарды жүргізу процедурасы. Бұл процедура Бонферрони процедурасынан күштірек, бірақ артықшылығы шамалы. Тестілер өтес теріс тәуелді болған жағдайда, бұл процедура FWER-ді дұрыс бақылауға кепілдік бермейді.
Тукейдің әдісі
Түкінің әдісі тек жұптық салыстырулар үшін ғана қолданылады. Ол тексеріліп жатқан байқаулардың тәуелсіздігін, сондай-ақ байқаулар арасындағы бірдей дисперсияны (гомоскедастикалықты) қабылдайды. Процедура әрбір жұп үшін студенттендірілген диапазонды есептейді: мұндағы – салыстырылатын екі орташаның үлкені, – кішісі, ал – аталған деректердің стандартты қатесі. Түкінің тестісі, по сути, Студенттің t-тестісінен айырмасы жоқ, бірақ ол жалпы қателік деңгейін түзетуге мүмкіндік береді.
Дуннеттің түзетуі
Чарльз Даннетт (1955, 1966) k топты бір бақылау тобымен салыстырғандағы альфа қатесін түзетудің басқа жолын сипаттады. Қазір Даннетт сынағы деп белгілі болған бұл әдіс, Бонферрони түзетуінен кем консервативті.
Үлгілерді қайта алу процедуралары
Бонферрони және Холм процедуралары p-мәндерінің (немесе эквивалентті түрде жеке тест статистикасының) кез келген тәуелділік құрылымында FWER-ді бақылайды. Бұл, негізінен, ең нашар жағдайдағы тәуелділік құрылымын ескере отырып (практикалық мақсаттар үшін көбінесе тәуелсіздікке жақын) жүзеге асырылады. Алайда, егер тәуелділік оң болса, мұндай тәсіл консервативті болады. Мысал ретінде, толық оң тәуелділік болған жағдайда, тиімді түрде бір ғана тест бар, демек FWER-дің мағынасы жоқ. p-мәндерінің (немесе жеке тест статистикасының) тәуелділік құрылымын ескергенде, тиімдірек процедуралар қолданылады. Бұл қайта іріктеу әдістерін, мысалы, бутстрап және пермутация әдістерін қолдану арқылы мүмкін болады. Westfall және Young (1993) процедурасы практикада әрқашан орындалмайтын белгілі бір шартты талап етеді (атап айтқанда, кіші жиынтық півоталдығы). Romano және Wolf (2005a,b) процедуралары осы шарттан бас тартады, сондықтан олар көбірек жағдайларда қолданылады.
Гармоникалық орташа p-нүктесі әдісі
Гармониялық орташа p-мәнінің (HMP) процедурасы, мықты сезімді отбасылық қателік деңгейін бақылай отырып, гипотезалар топтарының маңыздылығын бағалау арқылы Бонферрони түзетуінің қуатын жақсартатын көп деңгейлі тестті ұсынады. Тесттердің кез келген ішкі жиынының маңыздылығы HMP есептеу арқылы бағаланады, онда салмақтар бірге қосылып бірге тең болады (яғни, ∑wi = 1). Мықты сезімді отбасылық қателік деңгейін α деңгейінде бақылайтын жуық процедура, егер (мұнда wі – салмақтар) ішкі жиынның p-мәндерінің ешқайсысы маңызды емес болса, нөлдік гипотезаны қабылдамайды. Бұл жуықтау кішкентай n үшін (мысалы, n=5) орынды және n нөлге жақындаған сайын жақсара береді. Асимптотикалық түрде дәл тест те қолжетімді (негізгі мақаланы қараңыз).
Баламалы тәсілдер
FWER бақылауы FDR процедураларымен салыстырғанда, жалған жаңғырықтарды қатаңрақ бақылайды. FWER бақылауы кем дегенде бір жалған жаңғырық болу ықтималдығын шектейді, ал FDR бақылауы (шамамен) жалған жаңғырықтардың күтілетін үлесін шектейді. Сондықтан, FDR процедуралары I типтегі қателердің көбеюінің есебінен, яғни бұрыннан дұрыс деп есептелген нөлдік гипотезаларды қабылдамау арқылы, күші жоғары. Ал FWER бақылауы отбасылық қателік деңгейін бақылауға қарағанда кем қатаң, ол отбасыға шаққандағы қателіктердің күтілетін санын шектейді. FWER бақылауы кем дегенде бір жалған жаңғырыққа қатысты болғандықтан, отбасылық қателік деңгейін бақылаудан өзгеше, бірнеше бірдей жалған жаңғырықты, жалғыз жаңғырықтан нашар деп санамайды. Бонферрони түзетуі көбінесе тек FWER-ді бақылайтын ретінде қарастырылады, бірақ іс жүзінде отбасылық қателік деңгейін де бақылайды.