tekst: Piotr Żabicki

Błąd przeżywalności (survivorship bias) jest błędem poznawczym, który sprawia, że nasza wiedza o świecie jest oparta wyłącznie na „zwycięzcach”, co bardzo zniekształca nasze rozumienie świata. O co dokładniej chodzi?

W statystyce błąd przeżywalności polega na wyciąganiu wniosków z niepełnego zbioru danych - skupiamy się na obiektach, które przetrwały, ignorując te, które zniknęły. Klasycznym przykładem są wnioski matematyka Abrahama Walda. Podczas II Wojny Światowej dowództwo sił powietrznych chciało wzmacniać pancerz samolotów w miejscach zwykle najbardziej uszkodzonych. Aby takie miejsca wytypować analizowano kadłub samolotów powracających z misji bojowych. Wald zauważył jednak, że to błąd: dziury w powracających maszynach pokazywały, gdzie samolot może zostać trafiony i wciąż lecieć - czyli że te akurat miejsca nie potrzebują być wzmocnione w pierwszej kolejności. Prawdziwą informację niosły maszyny, których nie było w bazie - te, które dostały w silnik czy kabinę i eksplodowały albo runęły do morza.

W nauce mechanizm ten działa identycznie. Nasza wiedza to eskadra samolotów, które „wróciły do bazy”. Traktujemy obecny stan nauki jako logiczny i nieunikniony, nie widząc tysięcy „wraków” - nieraz racjonalnych hipotez, które upadły tylko dlatego, że badacz nie miał dostępu do lepszych urządzeń pomiarowych lub jego próbki zostały przez przypadek zanieczyszczone. Skupienie się wyłącznie na sukcesach tworzy iluzję, że nauka to prosty marsz ku postępowi. W rzeczywistości na każdego odkrywcę, który znalazł wyjście, przypadają tysiące tych, którzy utknęli na etapie pomysłów, eksperymentów lub wniosków. Wycinając te „ślepe uliczki” z podręczników, przestajemy rozumieć, że nauka nie jest zbiorem skrzyń ze skarbami, które ukryte czekają tylko na uchylenie wieka, ale procesem (nieraz okrutnym) eliminacji błędów i budowania wiedzy na tych dokonaniach, które nie przyniosły epokowych rezultatów.

Tak właśnie manifestuje się błąd przeżywalności w naszym wyobrażeniu czym jest nauka - jak się rozwija i pozwala coraz dokładniej poznawać świat. Jest jednak jeszcze inny rodzaj związanego z nauką błędu przeżywalności. Kryje się on w samej pracy naukowej, w kompletowaniu informacji. Ten błąd może zawarzać na tym czy wyniki badań i wniosków będą prawdziwe.

Druga twarz błędu przeżywalności objawia się w samej materii danych. Nie każda dziedzina nauki ma luksus powtarzalnych eksperymentów; wiele z nich bazuje na tym, co odzyska z przeszłości i z natury. Przykładem może być pojawiający się w astronomii fałszywe mniemanie (fachowo zwane błędem Malmquista), że wszechświat to zestaw gigantycznych superjasnych gwiazd. W rzeczywistości większość gwiazd to słabe, małe czerwone karły, których po prostu nie widzimy z daleka. Nasze modele ewolucji galaktyk są nieustannie korygowane o te „niewidzialne” dane, które nie miały szans „przeżyć” podróży do naszych teleskopów. Łatwiej zobaczyć to, co duże i wyraziste - a potem uznać, że tylko takie obiekty istnieją.

Analogicznie jest np. podczas przeglądania social mediów - głównie rzucają się nam w oczy hałaśliwe i skrajne komentarze, co buduje wizję, że świat jest pełen głoszących je agresywnych osób. Tymczasem to może być tylko najaktywniejsza garstka - taka, których wypowiedzi, ze względu na ich emocjonalność, wspiera algorytm wyświetlania.

Błąd przeżywalności w paleontologii jest jednym z najbardziej fundamentalnych wyzwań tej dziedziny. Sam proces powstawania skamieniałości, na których bazują badania, jest bardzo wybiórczy. Można powiedzieć, że cały zapis kopalny to – wracając do przykładu Walda - "samoloty, które wróciły do bazy", z tą różnicą, że w tym przypadku bazą jest nasza współczesna wiedza, a "zestrzelonymi maszynami" te gatunki i okazy, które nie przekształciły się w skamieniałości.

Paleontolodzy badają tylko to, co "przetrwało" procesy geologiczne. Aby organizm stał się skamieniałością, musi spełnić szereg rygorystycznych warunków: posiadać twarde części (kości, muszle), zostać szybko pogrzebanym w osadach bez dostępu tlenu i uniknąć zniszczenia przez ciśnienie czy erozję.

Nasz obraz ery dinozaurów może być zdominowany przez gatunki żyjące w pobliżu rzek, jezior i delt, a więc miejsc, gdzie łatwo o osady, które sprzyjają przetrwaniu pozostałości. Gatunki zamieszkujące np. bujne lasy tropikalne "nie przeżyły" w zapisie kopalnym, ponieważ w tych środowiskach rozkład następuje zbyt szybko. W efekcie możemy błędnie zakładać, że bioróżnorodność tamtych czasów skupiała się głównie na nizinach, ignorując całe ekosystemy, które po prostu nie miały szansy się "zakodować" w skale.

Inne zjawisko ilustruje przykład ryb trzonopłatwych. Według badań skamieniałości stworzenia te zniknęły ze świata przed 66 mln lat. W zapisie kopalnym po tej dacie brak jest ich śladów. Jednak w 1938 roku u wybrzeży południowej Afryki wyłowiono żywy okaz takiej ryby, która na część odkrywczyni, przyrodniczki Marjorie Latimer, nazwaną latimerią. W tym momencie stało się jasne, że te ryby "przetrwały" miliony lat w głębinach oceanicznych, gdzie skamieniałości powstają rzadko lub są dla nas niedostępne. W kolejnych latach odkryte zostały kolejne żywy osobniki, a także kolejny, pokrewny głębinowy gatunek zamieszkujący morza wokół Indonezji.

Takie organizmy, który pozornie wymarły, a po czasie pojawiły się znowu nazywamy taksonami Łazarza - gatunkami, które prawie że cudownie „zmartwychwstały”. To, że nie znajdujemy ich skamieniałości w warstwach późniejszych, nie oznacza, że one wtedy nie istniały. To błąd przeżywalności danych - po prostu warunki środowiskowe nie sprzyjały utrwaleniu szczątków akurat tej grupy stworzeń.

Paleontologia zmaga się także z innym zagrożeniem - takim rodzajem błędu przeżywalności, który polega na złudzeniu, że im bliżej naszych czasów, tym zapis kopalny wydaje się bogatszy i bardziej różnorodny, co może wpływać na opinię, że w czasach wcześniejszych życie było uboższe. W literaturze angielskiej trend taki nazywa się pull of the recent (tłum. ciągnięcie ku współczesności)

Wytłumaczenie tego zjawiska jest prozaiczne. Młodsze skały osadowe są po prostu częściej dostępne, rzadziej ulegały przekształceniom i łatwiej w nich znaleźć skamieniałości. Jest też większa szansa, że zachowały się one bardziej kompletnie - mniej było czasu, by mogły zostać rozproszone.

Przez taki błąd możemy odnieść mylne wrażenie, że ewolucja "przyspieszyła" pod koniec – czyniąc świat bardziej różnorodnym, podczas gdy po prostu mamy dostęp do większej „bazy danych”.

Problemy paleontologii mają też swoje odpowiedniki w archeologii. Nasza wiedza o prehistorycznych społecznościach opiera się niemal wyłącznie na materiałach trwałych: krzemieniu, ceramice i kościach. Całe kultury oparte na drewnie, włóknach czy skórach mogły istnieć przez tysiąclecia i zniknąć bez śladu. Wyciągamy wnioski o „kulturze materialnej” na podstawie ułamka procenta tego, co faktycznie było używane.

W naukach eksperymentalnych błąd przeżywalności przyjmuje formę tzw. publication bias - zwany czasem po polsku efektem szuflady. O co chodzi?

Przyjrzyjmy się dwóm przykładom.

W 1993 roku opublikowano badanie sugerujące, że słuchanie muzyki Mozarta chwilowo podnosi IQ. Wywołało to światową sensację. Jednak późniejsze próby replikacji tego eksperymentu przez inne zespoły najczęściej kończyły się fiaskiem. Nie odnotowywano tego efektu. Ponieważ wyniki negatywne są trudniejsze do opublikowania i mniej „atrakcyjne” w świecie informacji, przez lata w świadomości społecznej (i częściowo naukowej) przetrwał tylko pierwotny sukces. Dopiero metaanalizy, które „wyciągnęły z szuflad” nieudane próby, wykazały, że efekt Mozarta jest w dużej mierze zaburzeniem statystycznym, a nie realnym zjawiskiem biologicznym.

15 lat później, w 2008 roku, ukazała się analiza badań nad lekami przeciwdepresyjnymi przeprowadzona przez Erica Turnera. Z 74 badań zarejestrowanych w FDA (amerykańskiej Agencji Żywności i Leków), 37 miało wyniki pozytywne i niemal wszystkie zostały opisane i opublikowane. Z pozostałych 37 badań, które dały wyniki negatywne lub niejednoznaczne, opublikowano zaledwie kilka. W efekcie lekarze czytający literaturę fachową mogli odnieść wrażenie, że 94% testów zakończyło się sukcesem, podczas gdy w rzeczywistości było to około 50%.

W czasopismach naukowych „przeżywają” częściej artykuły wykazujące istotne statystycznie korelacje lub spektakularne odkrycia. To zjawisko znowu tworzy niebezpiecznie wykrzywiony obraz rzeczywistości.

Ignorowanie wyników negatywnych sprawia, że nauka traci punkt odniesienia. To tak, jakbyśmy oceniali skuteczność zaklinania deszczu, biorąc pod uwagę tylko te przypadki, w których faktycznie padało, i ignorując wszystkie słoneczne dni, w których prowadzono równie żarliwe rytuały przywołujące opady.

Zamiast postrzegać historię nauki jako drabinę sukcesów, powinniśmy być może bardziej widzieć ją jako potężne sito. Weźmy choćby na przykład wielkie, minione teorie - takie jak teoria flogistonu w chemii czy teoria eteru w fizyce - które nie były wytworem ignorancji. Wręcz przeciwnie – były to spójne systemy, które wyjaśniały zjawiska na podstawie dostępnych wówczas danych.

Teoria flogistonu pozwalała chemikom np. wytłumaczyć reakcje spalania. Została ona odrzucona nie dlatego, że była „śmieszna”, ale dlatego, że Antoine Lavoisier miał możliwość przeprowadzenia precyzyjnych eksperymentów z wykorzystaniem odpowiedniego sprzętu laboratoryjnego. Co ciekawe sam Lavoisier – fundator nowożytnej chemii - mocno obstawał za istnieniem „cieplika” - swego rodzaju pierwiastka, który był odpowiedzialny za ciepło materii i istniał w naturze tak samo jak tlen czy węgiel. Niższa temperatura – mniej cieplika. Ta błędna koncepcja po dziesiątkach lat w konsekwencji doprowadziła do sformułowania jednej z (prawidłowych do dziś) zasad termodynamiki. Wow!

Jak się okazuje ślepe uliczki w nauce są potrzebne także po to by wyznaczyć właściwy kierunek. Przekonał się o tym Johannes Kepler. Myśliciel ten spędził lata, próbując dopasować orbity planet do brył platońskich - które odpowiadałyby boskiej geometrii kosmosu. Model ten jest błędny, ale pozwolił autorowi przejść do pracy nad prawami ruchu planet, które okazały się jego wielkim, ponadczasowym odkryciem.

Błąd przeżywalności wypacza nasze poznanie i rozumienie świata. Tylko akceptując fakt, że porażka jest elementem drogi do sukcesu, przestaniemy ulegać iluzji, że wiemy o świecie niemal wszystko. Wartościowa wiedza zaczyna się tam, gdzie powszechny jest szacunek dla każdej próby zrozumienia wszechświata – niezależnie od tego, czy zakończyła się ona nagłówkiem w gazecie, czy rozmową między pasjonatami przy kawie.