ความเอนเอียงของผู้ทดลอง

ในวิทยาศาสตร์เชิงทดลอง ความเอนเอียงของผู้ทดลอง () เป็นความเอนเอียงที่เป็นอัตวิสัยที่เกิดขึ้นโดยโน้มน้าวไปทางค่าผลที่คาดหวังโดยผู้ทำการทดลอง 
ยกตัวอย่างเช่น ความเอนเอียงที่เกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์มีอิทธิพลโดยไม่รู้ตัวต่อผู้ร่วมการทดลองหรือสัตว์ทดลอง เช่นในกรณีของม้าคเลเวอร์แฮนส์

ผู้ทำการทดลองสามารถมีความเอนเอียงทางประชาน (cognitive bias) ในงานทดลองได้โดยรูปแบบต่าง ๆ 
ซึ่งแบบหนึ่งก็คือความเอนเอียงที่เรียกว่า ปรากฏการณ์ความคาดหมายของผู้สังเกตการณ์ () 
ซึ่งผู้ทำการทดลองอาจสื่อความหวังความคาดหมายที่ละเอียดสุขุม แม้จะไม่ตั้งใจ จะโดยปาก (เช่นน้ำเสียง) หรือโดยอาการกิริยาก็ได้ เกี่ยวกับผลที่ต้องการในงานศึกษา ให้กับผู้ร่วมการทดลองรับรู้
มีอิทธิพลให้ผู้ร่วมการทดลองเปลี่ยนพฤติกรรมของตนให้เป็นไปตามความคาดหมาย
ตัวอย่างตามประวัติที่รู้จักกันดีก็คือ คเลเวอร์แฮนส์ (Clever Hans) ซึ่งเป็นม้าพันธุ์รัสเซีย (Orlov Trotter) ที่มีการอ้างว่า สามารถคิดเลขง่าย ๆ และแก้ปัญหาใช้สติปัญญาอื่น ๆ บางอย่างได้ แต่ว่าหลังจากมีการตรวจสอบในปี ค.ศ. 1907 นักจิตวิทยาชาวเยอรมันออสการ์ ฟังกสต์ ก็ได้แสดงหลักฐานว่า เจ้าม้าไม่ได้ทำงานทางสติปัญญาเหล่านั้นได้จริง ๆ คือ มันเพียงแต่สังเกตปฏิกิริยาของพวกมนุษย์ที่กำลังดูมันทำงานอยู่เท่านั้น

โดยผ่านการทดสอบเป็นจำนวนมาก ฟังกสต์พบว่า แฮนส์สามารถตอบคำถามได้อย่างถูกต้องแม้ว่าตัวเจ้าของคือนายวอน ออสเต็นเองจะไม่ได้เป็นคนถาม ซึ่งแสดงว่าไม่ใช่เป็นการหลอกลวง
แต่ว่า แฮนส์สามารถจะตอบคำถามได้ก็ต่อเมื่อผู้ถามรู้คำตอบ และแฮนส์สามารถมองเห็นผู้ถามได้
ฟังกสต์พบว่า เมื่อตัวนาววอน ออสเต็นเอง รู้คำตอบ แฮนส์จะตอบคำถามได้อย่างถูกต้องถึง 89% แต่เมื่อไม่รู้ แฮนส์จะตอบถูกเพียงแค่ 6%

จากนั้น ฟังกสต์จึงดำเนินการตรวจสอบพฤติกรรมของผู้ถามอย่างละเอียด
แล้วพบว่า เมื่อม้ากำลังเคาะกีบเท้าเป็นจำนวนใกล้ถึงคำตอบ
ลักษณะท่าทางและสีหน้าของผู้ถามคำถามจะเปลี่ยนไปตามความตื่นเต้นที่มีเพิ่มขึ้น
ซึ่งจะหมดสิ้นไปโดยทันทีที่ม้าเคาะกีบเท้าเป็นครั้งสุดท้ายที่แสดงคำตอบที่ถูกต้อง
นี่เป็นตัวช่วยให้ม้ารู้ว่าเมื่อไรควรจะหยุดเคาะกีบเท้า

หลักฐานของความเอนเอียงเช่นนี้ก็พบด้วยในงานศึกษาเกี่ยวกับมนุษย์
คือ มีการแบ่ง"ผู้ร่วมการทดลอง"ออกเป็นสองกลุ่ม เป็นกลุ่มที่มีลักษณะต่าง ๆ คล้ายกัน และให้มีการทำงานอย่างเดียวกัน
ซึ่งก็คือให้ให้คะแนนรูปคนที่ดู และให้ประเมินว่า คนเหล่านี้จะมีความสำเร็จในชีวิตเท่าไร โดยให้คะแนนระหว่าง -10 ถึง 10
แต่ว่า ในกลุ่มแรก มีการบอก"ผู้ทำการทดลอง"ว่า จะมีผลบวก
และในกลุ่มที่สอง มีการบอกผู้ทำการทดลองว่า จะมีผลลบ
"ผู้ร่วมการทดลอง"ในกลุ่มแรกให้ค่าประเมินที่สูงกว่ากลุ่มที่สอง
ผู้ที่ทำงานวิจัยนี้อธิบายว่า ผลเช่นนี้เกิดขึ้นเพราะ"ผู้ทำการทดลอง"ส่งสัญญาณบางอย่างที่ละเอียดสุขุมให้"ผู้ร่วมการทดลอง"รับรู้ได้ เหมือนกับนายวอน ออสเต็นส่งสัญญาณให้คเลเวอร์แฮนส์

ปรากฏการณ์ความคาดหมายของผู้สังเกตการณ์สามารถลดได้ โดยทำงานทดลองแบบบอดสองทาง (double-blinded experiment) เช่นในการทดลองยาของบริษัทยา จะมีการจัดคนไข้ที่รับยาโดยสุ่ม ให้อยู่ในกลุ่มทดลองซึ่งจะได้รับยาที่เป็นประเด็นการทดลอง หรือในกลุ่มควบคุมซึ่งจะได้รับยาหลอก ทั้งตัวคนไข้เองและคนที่ทำการทดลองจะไม่รู้ว่าคนไข้อยู่ในกลุ่มไหน (คือบอดสองทาง) เมื่อผู้ทำการทดลองไม่รู้ว่าคนไข้อยู่ในกลุ่มไหน ก็จะไม่สามารถส่งสัญญาณที่ไม่ได้ตั้งใจกับคนไข้ว่าตนเองคิดว่า ยาที่ให้ควรจะมีผลอย่างไรกับคนไข้

งานปริทัศน์เกี่ยวกับความเอนเอียงที่พบในการทดลองทางคลินิกในปี ค.ศ. 1979 แสดงว่า ความเอนเอียงต่าง ๆ สามารถเกิดขึ้นได้ในงานวิจัยงานใดงานหนึ่งใน 7 ระยะ คือ
จริง ๆ แล้ว การที่มนุษย์ไม่สามารถดำรงความเป็นกลางได้โดยประการทั้งปวงเป็นแหล่งกำเนิดของความเอนเอียงต่าง ๆ
เป็นปัญหาที่เกิดบ่อยที่สุดในสังคมศาสตร์และวิทยาศาสตร์การแพทย์สาขาต่าง ๆ ซึ่งมักต้องใช้การทดลองแบบบอดสองทาง (double blind) เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา
แต่ว่า ความเอนเอียงของผู้ทดลองก็สามารถเกิดได้ในวิทยาศาสตร์เชิงกายภาพอื่น ๆ เช่น เมื่อมีการปัดเศษค่าที่วัด

ในปัจจุบัน เทคนิคการเก็บข้อมูลโดยอิเล็กทรอนิกส์หรือโดยคอมพิวเตอร์สามารถลดโอกาสเสี่ยงต่อความเอนเอียงนี้ได้อย่างมาก
แต่ก็ยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อใช้เทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูลที่ออกแบบไม่ดี
ปัญหาความเอนเอียงของผู้ทดลองไม่ได้รู้จักกันอย่างกว้างขวาง จนกระทั่งถึงคริสต์ทศวรรษ 1950 และ 1960 แต่ก็ยังจำกัดอยู่ในการทดลองและงานศึกษาทางการแพทย์
ในปี ค.ศ. 1979 ศาสตราจารย์ น.พ. เดวิด แซ็คเก็ตต์ (ผู้ทำงานบุกเบิกด้านแพทยศาสตร์อาศัยหลักฐาน) ได้ทำรายการความเอนเอียง 56 อย่างที่สามารถเกิดขึ้นเมื่อเลือกตัวอย่างและวัดค่าในการทดลองทางคลินิก โดยเกิดขึ้นในระยะต่าง ๆ 6 ระยะต้นของที่กล่าวมาแล้วคือ

นอกจากนั้นแล้ว อิทธิพลของความเอนเอียงในวิทยาศาสตร์เชิงกายภาพ ก็ไม่ได้เป็นเรื่องที่รู้จักกันอย่างดีมาตั้งแต่ต้น

โดยหลักแล้ว ถ้าการวัดค่าในการทดลองมีความคมชัด (resolution หรือการแยกชัด) ที่ formula_1
และถ้าผู้ทำการทดลองทำการวัดที่เป็นอิสระต่อกันและกัน formula_2 ครั้ง
ค่าเฉลี่ยทั้งหมดของค่าวัดจะมีความคมชัดที่ formula_3 (ซึ่งเป็น central limit theorem ของสถิติศาสตร์)
นี่เป็นเทคนิคการทดลองที่สำคัญ เพื่อลดระดับความสุ่มของผลการทดลอง
คือ โดยใช้การวัดค่าหลาย ๆ ครั้งที่เป็นอิสระต่อกันและกันทางสถิติแล้วใช้ค่าเฉลี่ย แต่ว่า มีหลายเหตุผลที่ความอิสระของการวัดค่าต่าง ๆ อาจจะไม่มี
ซึ่งถ้าไม่มีแล้ว
ค่าเฉลี่ยอาจจะไม่ได้มีคุณภาพที่ดีกว่า
แต่อาจจะเป็นการสะท้อนถึงสหสัมพันธ์ที่มีระหว่างค่าวัดต่าง ๆ และความที่ไม่มีอิสระต่อกันและกัน

เหตุที่สามัญที่สุดของความไม่เป็นอิสระคือ systematic error (ความผิดพลาดเป็นระบบ)
คือความผิดพลาดที่มีอิทธิพลต่อการวัดทั้งหมดเท่า ๆ กัน ทำให้ค่าวัดต่าง ๆ มีระดับสหสัมพันธ์สูง ดังนั้น ค่าเฉลี่ยจึงไม่ได้ดีกว่าค่าวัดค่าหนึ่ง ๆ
ความเอนเอียงของผู้ทำการทดลองอาจเป็นเหตุอย่างหนึ่งของความไม่เป็นอิสระ

ความซับซ้อนของระบบต่าง ๆ เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต และความเป็นไปไม่ได้ทางจริยธรรมที่จะทำการทดลองโดยมีกลุ่มควบคุมอย่างเต็มรูปแบบ ในสัตว์บางสปีชีส์หรือในมนุษย์
เป็นแหล่งกำเนิดของความเอนเอียงของผู้ทำการทดลองที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง และยากที่จะควบคุมได้
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษา
และการกำจัดต้นเหตุของความเอนเอียงต่าง ๆ อย่างเป็นระบบ
โดยพยายามตรวจจับตัวแปรสับสน (confounding factor) เป็นวิธีเดียวที่สามารถทำให้แยกแยะความสัมพันธ์กันระหว่างเหตุและผลที่แท้จริงได้
วิทยาการระบาดเป็นศาสตร์ที่มีการศึกษาเกี่ยวกับความเอนเอียงของผู้ทำการทดลองมากที่สุด เทียบกับสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ

งานศึกษาการรักษาโรคโดยพลังจิต (Spiritual Healing) แสดงให้เห็นว่า การออกแบบงานศึกษาสามารถทำให้เกิดความเอนเอียงของผู้ทำการทดลองในผลงานได้
คือ มีการเปรียบเทียบงานศึกษาสองงานที่พบว่า ความต่างกันที่สุขุมเล็กน้อยสามารถมีผลลบต่อผลงานการศึกษา
ความแตกต่างที่ว่าก็คือผลที่คาดหวัง ว่าจะมีผลบวกหรือลบ แทนที่จะแสดงว่าเป็นผลบวกหรือผลว่าง (neutral)

มีงานวิจัยที่เผยแพร่ใน "Journal of the Royal Society of Medicine (วารสารราชสมาคมแพทยศาสตร์)" ในปี ค.ศ. 1995 ที่ศึกษาผลของการรักษาโรคโดยพลังจิต โดยใช้ค่าการเจริญเติบโตของเมล็ดผักกาดเป็นตัวแปรอิสระ เพื่อที่จะกำจัดปรากฏการณ์ยาหลอก
งานวิจัยนี้แสดงผลบวก เพราะว่าตัวอย่างที่ได้นั้นเป็นไปตามความตั้งใจของผู้ทำการรักษาด้วยพลังจิตว่า ต้องการให้การรักษา "เกิดขึ้น" หรือ "ไม่เกิด"
แต่เพราะว่าผู้ทำการรักษาเป็นคนรู้จักกับผู้ทำงานทดลอง ดังนั้น จึงมีการเพ่งเล็งว่า อาจจะมีความเอนเอียงของผู้ทำการทดลอง
มีงานทดลองโดยสุ่มและมีกลุ่มควบคุมที่เผยแพร่ในวารสาร "Pain (ความเจ็บปวด)" ในปี ค.ศ. 2001 ต่อมา 
ซึ่งตรวจสอบประสิทธิผลของการรักษาโดยใช้พลังจิต (ทั้งระยะไกลและต่อหน้า) สำหรับการบำบัดความเจ็บปวดเรื้อรังในคนไข้ 120 คน
ซึ่งมีการให้ผู้เลียนแบบสังเกตผู้ทำการรักษาว่าทำอะไร แล้วเลียนแบบท่าทางการรักษากับกลุ่มควบคุม โดยมีการนับถอยหลังทีละ 5 ตัวเลขในขณะที่ทำท่าทาง ซึ่งถือว่าเป็นความตั้งใจแบบ "ว่าง" (neutral) ไม่ใช่ความตั้งใจแบบ "ไม่รักษา"
งานวิจัยพบว่า ทั้งกลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุมมีระดับความเจ็บปวดที่ลดลง
แต่ว่า
ถ้าข้อมูลสัญญาณที่ต้องการจะวัด จริง ๆ แล้วเล็กว่าแม้แต่ความคลาดเคลื่อนโดยการปัดเศษ (rounding error) และข้อมูลนั้นได้จากค่าเฉลี่ยของค่าวัดเป็นจำนวนมาก (over-averaged)
ก็อาจจะมีการพบผลบวกในค่าเฉลี่ยนั้น แม้ว่าจริง ๆ แล้วผลบวกนั้นไม่มี (และเครื่องมือวัดที่แม่นยำกว่านั้นก็จะแสดงอย่างเป็นข้อสรุปได้ว่า ผลบวกนั้นไม่มี)

ตัวอย่างเช่น ถ้างานกำลังสืบหาค่าบางอย่างที่มีสมมติฐานว่าจะเปลี่ยนไปตามดาราคติ (sidereal variation)
และมนุษย์ที่รู้เวลาดาราคติ (sidereal time) ของค่าที่วัด เป็นผู้ทำการปัดเศษ
และค่าวัดเป็นร้อย ๆ จะได้รับการเฉลี่ยเพื่อแสดงข้อมูลสัญญาณ (คือความแตกต่างกันของค่าที่วัดตามดาราคติ) ที่มีค่าเล็กกว่าความคมชัด (resolution) ของเครื่องวัด 
ก็เป็นเรื่องที่ชัดว่า ข้อมูลสัญญาณบวกที่พบอาจจะมาจากการปัดเศษที่ไม่ได้ทำอย่างสุ่ม และไม่ได้มาจากเครื่องมือจริง ๆ 
ในกรณีเยี่ยงนี้ การทำการทดลองแบบบอดทางเดียวจะป้องกันปัญหาได้
คือถ้ามนุษย์ผู้ทำการปัดเศษไม่รู้เวลาดาราคติของค่าที่วัด
ถึงแม้ว่า การปัดเศษจะไม่ได้ทำแบบสุ่ม แต่การทดลองนี้จะไม่ทำให้เกิดค่าแตกต่างที่ไม่จริง

ความเอนเอียงของผู้ทดลองมีมูลฐานมาจากความโน้มเอียงทั่วไปของมนุษย์ ที่จะตีความข้อมูลให้คล้องจองกับความคาดหมายของตน 
ความโน้มเอียงเช่นนี้มีโอกาสสูงที่จะบิดเบือนผลการทดลองทางวิทยาศาสตร์ เมื่อข้อมูลที่ได้ไม่ชัดเจน
และตัวนักวิทยาศาสตร์ได้รับอิทธิพลที่ไม่เกี่ยวข้องกับการทดลอง ที่จูงใจให้เกิดอารมณ์และความต้องการในผลบางอย่าง 
แม้ว่าทั่ว ๆ ไป คนจะไม่ทราบว่าเป็นเช่นนี้ ผู้วิเคราะห์ดีเอ็นเอเพื่อเป็นหลักฐานทางนิติ บ่อยครั้งต้องแก้ความไม่ชัดเจน (ของข้อมูลดีเอ็นเอที่ได้)
โดยเฉพาะเมื่อต้องตีความหมายตัวหลักฐานที่ยากต่อการวิเคราะห์ ตัวอย่างเช่น
ดังนั้น หลักฐานทางนิติที่ได้จากการตรวจดีเอ็นเอจะสมบูรณ์ได้ก็ต่อเมื่อปัญหาความเอนเอียงของผู้สังเกตมีน้อยที่สุด

หลังจากที่เก็บข้อมูลแล้ว ความเอนเอียงอาจจะเกิดขึ้นเมื่อทำการวิเคราะห์และตีความข้อมูล
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อตัดสินว่าจะใช้ตัวแปรไหนเป็นตัวควบคุม (control variable) ในการวิเคราะห์ นักสังคมศาสตร์มักจะต้องทำการประนีประนอมกันระหว่างการมีความเอนเอียงเพราะตัวแปรที่ไม่ได้เก็บข้อมูล (omitted-variable bias) และความเอนเอียงเพราะข้อปฏิบัติต่อข้อมูลหลังเก็บ (post-treatment bias)