무작위화(Randomization)는 무언가를 무작위(random)로 만드는 과정입니다. 무작위화는 우연이 아닙니다; 대신, 확률 과정(random process)은 그것의 결과가 결정론적 패턴을 따르는 것이 아니라, 확률 분포에 의해 설명되는 진화를 따르는 과정을 설명하는 무작위 변수의 수열입니다. 예를 들어, 모집단에서 개인의 확률 표본은 모든 각 개인이 표본이 될 알려진 확률을 가지는 표본을 참조합니다. 이것은 임의적인(arbitrary) 개인이 선택되는 비-확률 표본화(nonprobability sampling)와 대조적입니다.
다양한 문맥에서, 무작위화는 다음을 포함할 수 있습니다:
- 수열의 확률 순열(random permutation) 생성하기 (예를 들어, 카드 섞을(shuffling cards) 때);
- 모집단의 확률 표본(random sample) 선택하기 (통계적 표본화(statistical sampling)에서 중요함);
- 취급 또는 제어 조건에 대한 무작위 할당(random assignment)을 통해 실험 단위를 할당하기;
- 무작위 숫자 생성하기 (무작위 숫자 생성); 또는
- 데이터 스트림(data stream) 변환하기 (예를 들어, 통신에서 스크램블러를 사용할 때).
Applications
무작위화는 통계와 도박에 사용됩니다.
Statistics
무작위화는 찰스 샌더스 퍼스(Charles S. Peirce)에 의해 "Illustrations of the Logic of Science" (1877–1878) 및 "A Theory of Probable Inference" (1883)에서 그 중요성을 강조한 통계적 이론(statistical theory)의 핵심 원칙입니다. 무작위-기반 추론은 실험 설계(experimental design)와 설문조사 표본화(survey sampling)에서 특히 중요합니다. Oxford English Dictionary에 등재된 "무작위화"의 첫 번째 사용은 1926년 로널드 피셔(Ronald Fisher)에 의한 사용이었습니다.
Randomized experiments
실험 설계의 통계적 이론에서, 무작위화는 취급 그룹에 걸쳐 실험 단위를 무작위로 할당하는 것을 포함합니다. 예를 들어, 만약 실험에서 신약을 표준 약물과 비교하면, 환자는 무작위화를 사용하여 새로운 약물 또는 표준 약물 대조군에 할당되어야 합니다. 무작위화는 실험 설계에서 고려되지 않은 소위 요인 (독립 변수)을 같게-함으로써 혼동을 줄입니다.
Survey sampling
설문조사 표본화는 예르지 네이만(Jerzy Neyman)에 의해 1922년 International Statistical Institute에 제출된 보고서에서 이전의 "대표 방법(representative methods)"에 대한 비판에 따라 무작위화를 사용합니다.
Resampling
통계적 추론의 일부 중요한 방법은 관찰된 데이터에서 다시-표본화를 사용합니다. "관찰되어 왔을 수 있는" 데이터-집합의 여러 대안적인 버전은 관찰된 유일한 데이터-집합인 원래 데이터-집합의 무작위화에 의해 생성됩니다. 이들 대안적인 데이터-집합에 대해 계산된 통계의 변형은 원본 데이터에서 추정된 통계의 불확실성에 대한 지침입니다.
Gambling
무작위화는 도박의 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 나쁜 무작위화로 인해 숙련된 도박꾼이 이점을 얻을 수 있기 때문에, 효과적인 무작위화에 대해 많은 연구가 이루어졌습니다. 무작위화의 고전적인 예는 카드 섞기입니다.
Techniques
역사적으로 "수동" 무작위화 기술 (예를 들어, 카드 섞기, 가방에서 종이 조각 뽑기, 룰렛 휠 돌리기)이 공통적이었지만, 요즘에는 자동화된 기술이 대부분 사용됩니다. 확률 표본 선택과 확률 순열 모두 단순히 무작위 숫자를 선택하는 것으로 줄일 수 있으므로, 하드웨어 무작위 숫자 생성기와 유사-무작위 숫자 생성기 모두 무작위 숫자 생성 방법이 현재 가장 일반적으로 사용됩니다.
Optimization
무작위화는 강건한 제어 기술과 관련된 계산 부담을 완화하기 위해 최적화에 사용됩니다: 불확실성 매개변수 값의 표본이 무작위로 추출되고 이들 값에 대해서만 강건성이 강제됩니다. 이 접근 방식은 강건성의 확률적 수준을 제어할 수 있는 엄격한 이론의 도입에 의해 인기를 얻었습니다 (시나리오 최적화 참조).
비-알고리듬 무작위화 방법은 다음을 포함합니다:
- Casting yarrow stalks (for the I Ching)
- Throwing dice
- Flipping a coin
- Drawing straws
- Shuffling cards
- Roulette wheels
- Drawing pieces of paper or balls from a bag
- "Lottery machines"
- Observing atomic decay using a radiation counter
References
- Fisher RA. The arrangement of field experiments. J Min Agri GB 1926; 33: 700-725.
- Oxford English Dictionary "randomization"
External links
- RQube - Generate quasi-random stimulus sequences for experimental designs
- RandList - Randomization List Generator