測量、單位與有效數字

偏倚(bias)

/ BY-us /

想象一名射手,一箭又一箭,總是落在靶心左側一掌寬的地方。他的瞄準很一致,卻一致地偏向一側。偏倚就是這種「一邊倒」:測量結果平均而言總落在真值的某一特定側——偏高,或偏低——而不是均勻地散布在真值四周。

偏倚是許多次測量的平均(期望)值與真實值之差。它是系統誤差留下的可見足跡:如果一個方法帶有恆定或按比例的缺陷,那麼把它重複許多次再取平均,得到的不會是真值,而是一個偏向一側的值,那個偏移量就是偏倚。因為它是一種平均效應,你要靠分析一個已知值的樣品——一份有證標準物質——來檢測偏倚,看你的均值是否系統地落在它之上或之下。

偏倚之所以重要,是因為它是躲在良好精密度背後的、準確度的敵人:一個有偏倚的方法可以重現得極好,卻一貫地錯。需要誠實說明的是:有些偏倚可以被測量並校正(減去一個已知偏移、施加一個回收率因子),但未被察覺的偏倚之所以危險,恰恰因為那些數據看上去乾淨、可信。良好的實踐會下真功夫去搜尋那種數字本身永遠不會暴露的偏倚。

對一份認證為 100.0 mg/L 的標準物質,將某方法運行二十次,得到均值 96.5 mg/L。散布很小,但均值每次都落在認證值之下 3.5——這是 −3.5 mg/L 的偏倚,指向流程中某處的系統性損失。

一個緊密的均值,卻始終偏在真值的一側。

偏倚之於系統誤差,就如散布之於隨機誤差:偏倚是系統誤差在長期平均中造成的、有方向的淨偏移。

又稱
systematic offset系统偏差偏差