测量、单位与有效数字

偏倚(bias)

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想象一名射手,一箭又一箭,总是落在靶心左侧一掌宽的地方。他的瞄准很一致,却一致地偏向一侧。偏倚就是这种「一边倒」:测量结果平均而言总落在真值的某一特定侧——偏高,或偏低——而不是均匀地散布在真值四周。

偏倚是许多次测量的平均(期望)值与真实值之差。它是系统误差留下的可见足迹:如果一个方法带有恒定或按比例的缺陷,那么把它重复许多次再取平均,得到的不会是真值,而是一个偏向一侧的值,那个偏移量就是偏倚。因为它是一种平均效应,你要靠分析一个已知值的样品——一份有证标准物质——来检测偏倚,看你的均值是否系统地落在它之上或之下。

偏倚之所以重要,是因为它是躲在良好精密度背后的、准确度的敌人:一个有偏倚的方法可以重现得极好,却一贯地错。需要诚实说明的是:有些偏倚可以被测量并校正(减去一个已知偏移、施加一个回收率因子),但未被察觉的偏倚之所以危险,恰恰因为那些数据看上去干净、可信。良好的实践会下真功夫去搜寻那种数字本身永远不会暴露的偏倚。

对一份认证为 100.0 mg/L 的标准物质,将某方法运行二十次,得到均值 96.5 mg/L。散布很小,但均值每次都落在认证值之下 3.5——这是 −3.5 mg/L 的偏倚,指向流程中某处的系统性损失。

一个紧密的均值,却始终偏在真值的一侧。

偏倚之于系统误差,就如散布之于随机误差:偏倚是系统误差在长期平均中造成的、有方向的净偏移。

又称
systematic offset系统偏差偏差