统计经典图书推荐:《实验员的统计学》

前段日子我重读了一遍《实验员的统计学》,并决定写信致谢,感谢你让我作为过程工程师的生活变得不那么困惑。我有幸在将近二十年前参加了你在爱丁堡的斯堪迪克皇冠酒店举办的为期五天的课程,我在那一周里学到的东西后来证明非常宝贵和重要。在参加你的课程之前,我还参加过一个五天的田口方法课程,但它彻底把我搞糊涂了。但听了你的授课后,我的困惑一扫而空,我这个在学校时不喜欢统计学的人也慢慢对它真正感兴趣起来。所以我只想说声谢谢,感谢你帮助我变成了一个更好得多的工程师。

——马克·泰勒(英国ForthDD公司首席过程工程师)

《统计学大师之路》

乔治·博克斯,被誉为“二十世纪最伟大的统计学思想家之一”,一生出版了多部著作,涵盖了演化式操作、时间序列分析、响应曲面法(RSM)、统计控制、贝叶斯推断等。

但是我认为(DeepSeek和ChatGPT也认同),博克斯最重要的著作无疑是《实验员的统计学》(Statistics for Experimenters: Design, Innovation, and Discovery)。
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读完博克斯的回忆录,我认为《实验员的统计学》的三个亮点:
  • 实践导向。本书从“关于学习的过程”切入(见试验是一种演绎-归纳的迭代学习过程),自始至终强调:统计学是服务于科学发现和工程改进的实用工具。它让使用者享受用统计学解决实际问题的乐趣。
  • “科普”风格。本书专为“试验者”而非统计专业学生撰写,尽量避免复杂的数学推导,重在解释“为什么”如此设计实验以及“如何”解读试验结果。
  • 统计思考。比如一些回味无穷的统计警句,例如我们耳熟能详的“所有模型都是错误的,但有些是有用的”;甚至别出心裁的引入歌曲“做实验”,强调“保持好奇,多做实验”的观点,与“到现场去”的质量管理思想不谋而合。

(摘抄)统计学警句

在《实验员的统计学》第二版中,Box在内封添加了超过六十句警句,其中有些是作者自创的,比如最出名的“所有模型都是错误的,但有些是有用的”,有些则出自他人之口。

以下是《统计学大师之路》中的部分选摘:

  • 所有模型都是错误的,但有些是有用的。

  • 找到正确问题的近似解,要比找到错误问题的确切解更好。(约翰·图基)

  • 做实验,然后你就会明白。(科尔·波特)

  • 质疑假设!

  • 一定要试着去做,因为尽管你认为自己知道,但只有到你试过之后,你才能确定。(索福克勒斯)

  • 设计一个实验就像与魔鬼赌博:只有一个随机的策略才能击败他所有的下注策略。(R.A.费希尔)

  • 通过观看,你就能看出很多东西。(约吉·贝拉)

  • 常识不常有。

  • 在进行一个实验时,对此最安全的假设是:除非极其小心谨慎,它都会以不正确的方式进行。

  • 当墨菲说话时,仔细听。

  • 有些词应该要慎用。这包括应该、能够、会、必须、可能、不能,以及不会。

(摘抄)歌曲“做实验”

《实验员的统计学》内封引用了“做实验”的副歌部分,Box介绍了这首歌的来历,以及完整的歌词。

Box借此强调“多做实验”——优秀科学家都在做的事情——这同样是歌曲的创作缘由,即老师对学生的毕业寄语。

当我还在英国时,我曾以很便宜的价钱从一家遭遇火灾的商店中买到了一些唱片。其中我尤其喜欢的一首是由科尔·波特创作的《做实验》,演唱者我记得是格特鲁德·劳伦斯。我觉得把这首歌作为我们图书的主题歌很合适。……这首歌出自一部音乐剧《少女的出格》,后者于1933年在伦敦首演,但一直没有在美国上演。在剧中,这首歌是老师说给学生的毕业寄语的一部分。我们只把副歌部分放到了《实验员的统计学》的文前。下面则是这首歌的完整歌词:

在你跨出这些大门,遇上那些没你那么幸运的人之前,我只有最后一个劝告要给你。你已经学会要依靠科学的神圣教义,所以我希望你在以后的人生中哪怕面对世人的不解和嘲笑,也不要放弃去做所有优秀科学家都在做的事情。

做实验!把这作为你每天的座右铭。做实验,然后它会把你引向光明。禁果从来都不是遥不可及,所以要吸取夏娃的教训,做实验。

要有好奇心,尽管问东问西的朋友会让人蹙眉,要勇敢无畏,每当你受人掣肘时。如果你听从了这个建议,未来等待你的会是无穷的欢乐和喜悦。做实验,然后你就会明白。 

Before you leave these portals to meet less fortunate mortals,

There’s just one final message I would give to you.

You all have learned reliance on the sacred teachings of science.

So I hope through life you never will decline in spite of philistine defiance

To do what all good scientists do.

Experiment.Make it your motto day and night.Experiment, and it will lead you to the light.The apple on the top of the tree is never too high to achieve.So take an example from Eve, Experiment! 

Be curious, though interfering friends may frown.Get furious at each attempt to hold you down,If this advice you only employ, the future can offer you infinite joyAnd merriment.Experiment and you’ll see!

阅读建议

这本书有正式的中译本:《试验应用统计:设计、创新和发现》,机械工业出版社,2010年出版。

遗憾的是,翻译质量不尽如人意,在一定程度上糟蹋了这本好书。

如果翻译好得话,我相信这本书的知名度可以比肩甚至超过蒙哥马利的《实验设计与分析》。

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如果你之前对统计的理解不多,想学习并实践统计和试验设计的科学方法,我的阅读建议是:

1. 先阅读《统计学大师之路》,通过博克斯的生平故事,激发对统计学的兴趣,“兴趣是最好的老师”;

2. 再阅读《实验员的统计学》,采用中英对照阅读,遇到理解不畅处,就查阅英文原版,兼顾阅读速效率与准确性。 推荐至少读两遍,第一遍理清整体逻辑,第二遍深入细节和重点章节。

尽管这本书对很多人来说绝非轻松的读物,但一旦啃下来完这本书,你问题分析的深度,必将更上一层楼。


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