Ad-DS Paper Circle #8

広告輪読会第八回スライド

Transcript

1. A/B Testing Intuition Busters Common Misunderstandings in Online Controlled Experiments AI事業本部 協業リテールメディアディビジョン プリズムパートナーカンパニー 桂川 大輝 1
2. 桂川 大輝 •所属 AI事業本部 協業リテールメディアディビジョン プリズムパートナーカンパニー •職種 機械学習エンジニア •入社 2023年7月中途入社 •業務 DSPの開発 2
3. 1.概要 2.導入 3.動機 4.意外な結果には強力な証拠が必要 5.検出力の低い実験は信頼性が低い 6.事後検出力の計算は不安定 7.実験環境での自由度を最小限に 8.不均等なバリアントに注意 9.まとめ 3
4. 概要 • 今回の論文：「A/B Testing Intuition Busters: Common Misunderstandings in Online Controlled Experiments（Kohavi et al., 2022）」 • 「A/Bテスト実践ガイド　真のデータドリブンへ至る信用で る実験とは」の著者 4
5. 概要 •A/Bテストは企業の意思決定に広 活用 れている 、多 の誤解 存在 特に「直感的に正し 思える 実は誤った統計解釈（直感的誤解）」 問題 •統計の誤用は長年批判 れて た 依然として蔓延 誤解により、誤った結論 導 れ、実験の信頼性 損なわれる •A/Bテストに る代表的な誤解を整理 直感的誤解の背景を説明し、それらを打破する方法を解説 誤解を防 ための実験プラットフォームの設計指針も提案 A/Bテストの誤解を減らし、より正確な意思決定を支援 ※内容の共有を重視するため数式による証明の多 は省略 5
6. 導入 •A/Bテスト（オンライン制御実験）は新しいアイデアを評価するために広 活用 大手企業では100件/営業日以上の実験処理を実施 •統計理論は十分に文書化 れて り、一部の落とし穴についても共有 •し し、統計の誤った適用や誤解 依然として多発 書籍、論文、ソフトウェアに いても散見 特に「直感的に正し 思える 実は誤った統計解釈（直感的誤解）」 問題 •そのため、「直感的誤解」を事例に基づいて解説 6
7. 動機 •業界に るA/Bテスト実践事例の共有 GuessTheTest：「A/Bテスト事例」を紹介するウェブサイト うした取り組みは有益である一方で誤解を生む可能性もある 7 https://guessthetest.com/
8. 動機 •事例：CVR 337%向上したA/Bテスト（GuessTheTest） • の結果は本当に信頼で るの ？ うした直感的な誤解を分析し、統計的推論を用いて問題点を明確化 業界のA/Bテスト実践を改善するためのベストプラクティスを提案 8 実験概要 2つのLPを比較 サンプル 50%／50% 結論 • p値が0.05を下回るため有意 • 検出力97%で問題なし
9. 意外な結果には強力な証拠が必要 • 意外な結果は注目を集めやすい 、誤解を招 ストーリー性 強 、誤り 発覚しても広まりやすい 心理学の有名な研究の多 再現に失敗（誤解の可能性 ある） 9
10. 意外な結果には強力な証拠が必要 • p値の誤解（ベルヌーイの誤謬） p値 0.05=5%の確率で誤検出 信頼度=(1-p値)×100% Optimizelyのドキュメントではp値0.10を「10%のエラー率」と誤解 A/Bテスト関連の書籍や専門家でも誤解 広まっている 謝罪をする事例も • p値の正しい理解 帰無仮説 正しいと仮定した場合、観測 れた結果以上に極端な統計量 得られる確率 設定した有意水準よりもp値 低い場合に、帰無仮説 棄却 れ有意差 あると判断 10
11. 意外な結果には強力な証拠が必要 • FPRとは？ p値 ら有意な差 ある と わ っても、それ 誤検出（偽陽性）である確率（リスク） 統計的有意性≠本当に効果 ある と 特に成功率 低いとFPR 増加 • 誤検出への対策 p値だ でな 、FPRも表示 意外な結果（新たな発見）には 必ず再現実験を実施 有意水準として0.01や0.005（厳しい値）を設定 11
12. 意外な結果には強力な証拠が必要 • Twymanの法則「極端な数字は（たいてい）間違っている」 事例：極端なCV数の増加 Airbnb、Booking、Amazon、Microsoftでの数万回のA/Bテストの経験上、「CVの300%の増加」は（ほぼ）ありえない p値 極端に低い場合のみ受 入れるべ 12 結果 良す る と ら、まずは疑うべ （あるいは有意水準を低 設定する）
13. 意外な結果には強力な証拠が必要 • 結論と推奨 A/Bテストの適切な運用のために意外な結果には慎重に 実験プラットフォームはFPRを表示し、意外な結果（低いp値）を検知可能に 意外な結果に対して、FPRを考慮し、p値0.01または0.005を推奨（FPRを下 る） Twymanの法則を適用し、意外な結果は再実験 13
14. 検出力の低い実験は信頼性が低い •検出力とは？ 本当に効果差（δ） 存在する場合にそれを検出で る確率 （帰無仮説を棄却で る確率） •適切な検出力の確保 A/Bテストでは十分な検出力を確保するために、適切なサンプル数 必要 業界標準 検出力：80%（1-β=0.8） 有意水準（p値の閾値）：0.05（α=0.05） サンプル数の計算式： •検出力 低いと… 有意な結果 出に い（効果 あっても見逃す） 有意な結果 出ても誤検出の可能性 高まる 14
15. 検出力の低い実験は信頼性が低い • GuessTheTestの例 • （実務で扱う題材に いて） 統計的に意味のある結果を得るには数千～数万のサンプル 必要 15 検出率は業界標準の80%に対して低い CVR 3.7% 検出すべき最小変化（ δ） 10% 必要なサンプル数 ? 実際のサンプル数 82人（75人） 必要な検出力 80% 実際の検出力 3%（97%ではない） 必要なサンプル数：41,642人
16. 検出力の低い実験は信頼性が低い • 検出力 低す る場合は符号誤りの可能性もある 16
17. 検出力の低い実験は信頼性が低い • 検出力 低いほどFPRも下 る 17
18. 検出力の低い実験は信頼性が低い •勝者の呪い 検出力の低い実験では効果量 過大評価 れやすい 検出力50%未満では推定効果量 大 誤る （誇張率 上 る） 18
19. 検出力の低い実験は信頼性が低い •結論と推奨 検出力の低い実験は誤った結論を導 リスク 高い A/Bテストでは最低でも数千、理想的には数万のサンプル 必要 検出力80%以上を確保するため、事前のサンプル数計算を徹底 実験プラットフォームは検出力の低い実験を防 仕組みを導入すべ 適切な検出力を確保し、信頼で る実験を行う 19
20. 事後検出力の計算は不安定 •事後検出力とは？ A/Bテスト後に、観測 れた効果を基に検出力を推定する手法 （p値と有意水準αのみで決定 れる） •事後検出力≠実際の検出力 事後検出力の計算はノイズ 大 、 誤った結論を導 可能性 高い p値 0.05を超えると、 事後検出力は50%未満 （低す る） 20
21. 事後検出力の計算は不安定 •なぜ問題 ？ p値に大 依存し、変動 激しい p値はサンプル数やデータのばらつ によって大 変動するため、事後検出力も不安定 特に検出力 低い場合、p値のばらつ 激し 、事後検出力の計算は正確な指標にはならない（ほぼ意味をな ない） 「効果 本当にない」場合でも、低い事後検出力を「小 いサンプル数のせい」と誤解 実験結果 「有意でない」と 、「サンプル数 小 いせいで効果を検出で な った」と考える ともある 、 それは誤った推論で単に「効果 ない」可能性もある 検出力を事後的に計算するのではな （事後検出力を用いず）、事前に適切なサンプル数を設定すべ p値と有意水準αのみで決まる 検出力は本来、サンプル数、効果量、ばらつ によって決まる検出力とは異なる（事後検出力≠実際の検出力） 21
22. 事後検出力の計算は不安定 •実験プラットフォームでの推奨事項 事後検出力の表示は不要 事前に「最小検出可能効果量（MDE）」を設定 観測効果ではな 、事前の基準で検出力を計算 例：Booking.comのExperiment Tool 新規実験時にMDEを入力 事後検出力は表示せず、事前計画を重視 22
23. 事後検出力の計算は不安定 •結論と推奨 事後検出力は誤解を招 ため使用すべ でない A/Bテストでは事前の検出力の計算を重視 実験プラットフォームはMDEを入力 せるべ 事後検出力を採用せず、事前の検出力計算を重視 23
24. 実験環境での自由度を最小限に • A/Bテストの結果はデータの処理方法によって大 変わる • 恣意的なデータの処理（外れ値除去やデータの切り分 ） 行われると、 統計的に有意に見える結果 得られてしまう • 統計的有意性は事前に決めたルールに従って評価すべ 24
25. 実験環境での自由度を最小限に •事例1：外れ値除去の落とし穴 あるA/Bテストで「統計的に有意」と報告 れた 、 実サンプルでの検定に いてp値は有意ではな った 実は極端な外れ値を除去するという操作 行われた 外れ値除去は仮説に依存せずに行うべ 特にバリアント とに独立した外れ値除去をすると、FPR 上昇する とも •事例2：リアルタイムA/Bテストの落とし穴 Optimizelyの初期のA/Bテストではリアルタイムのp値を確認で た 運用者はp値 有意になった瞬間に実験を停止するようになった の手法は第一種過誤を増大 せる 25
26. 実験環境での自由度を最小限に •結論と推奨 事前の設定を推奨 実験システムではデータ処理を標準化する と 重要 データの処理（外れ値除去やデータの切り分 ）のルールを事前に設定し、実験の構成として明示する データ処理の変更履歴を記録し、透明性を確保（例：Booking.com） A/Bテストの強みを活 す ソフトウェアに るA/Bテストは再実験のコスト 低い 興味深い結果を発見したら、新たな仮説を立てて再実験すべ 26
27. 不均等なバリアントに注意 •A/Bテストではコントロールとトリートメントを均等に割り当てるの 一般的 •理論上は「コントロールを大 すると検出力 上 る」と考えられる 特に段階的導入ではトリートメントを小 設定する ともある （例：10%→50%） し し、不均等なバリアントは技術的・統計的な問題を引 起 す可能性 ある 27
28. 不均等なバリアントに注意 •不均等なバリアントの理論上のメリット コントロールを大 すると、トリートメントとの比較で分散 小 なる と ら、 検出力 向上（最大10%程度） 具体的に考えると、1つのコントロールを複数のトリートメントと共有すると検出力 向上 （例：コントロール：50%、トリートメント×5：各10%） 28
29. 不均等なバリアントに注意 •不均等なバリアントの採用による実務的な環境での問題（技術的・運用的リスク） トリガー型実験（特定の条件を満たすユーザーのみ対象）での実現 大変（考慮 必要） 期待通りにするためにはど で制御 せないとい ない Cookie Churnで不均等になる ユーザー粒度での分割に対して、再割り当て 発生する 特に大 いバリアントに再割り当て れてしまう確率 高い（ らに不均等に） LRU（Least Recently Used）キャッシュの影響により、大 なバリアント 有利になる レスポンス 早 なるなど •実務的な環境では均等なバリアント 推奨 29
30. 不均等なバリアントに注意 •シミュレーション（A/Aテスト） どちらも第一種過誤 理論値（2.5%）に近い スキューネス 比較的大 い 正規分布に近い 第一種過誤 増加／減少 30
31. 不均等なバリアントに注意 •結論と推奨 不均等なバリアントは第一種過誤を増加 せる可能性 ある 検出力の向上だ でな 、誤検出のリスクも考慮する必要 ある 31
32. まとめ •A/Bテストに る５つの「直感的誤解」を解説 ①意外な結果には強力な証拠 必要 ②検出力の低い実験は信頼性 低い ③事後検出力の計算は不安定 ④実験環境での自由度を最小限に ⑤不均等なバリアントに注意 •実験者 誤解しに い実験プラットフォームの設計を提案 一部の推奨事項は著者ら 関わる実際のプラットフォームに導入済み 32