《高医大肾脏内科》PPT课件.ppt

HowtoMakeHypotheses 顧進裕高醫大腎臟內科 啟川大樓14ES07 3121101EXT 7353 12guhjy kmu edu tw HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion 不知道與好奇心生下了為什麼為什麼與數學生下了科學科學與藝術生下了醫學 Ren Descartes March31 1596 February11 1650 我思故我在 Cogito ergosum 1 除了清楚明白的觀念外 絕不接受其他任何東西2 必須將每個問題分成若干個簡單的部分來處理3 思想必須從簡單到複雜4 我們應該時常進行徹底的檢查 確保沒有遺漏任何東西 懷疑是智慧的源頭 讀書時 不要急著辯駁 也不要盲目信從 或僅僅想找一個茶餘飯後的話題 而是要去思考和判斷 有些書淺嚐即可 有些書不妨狼吞虎嚥 有些書卻需要細細嚼 慢慢嚥 換句話說 有些書只需要選讀 有些書只需要瀏覽 有些書卻需要從頭到尾 仔細地體悟與省思 FrancisBacon Thedifficultylies notinthenewideas butinescapingtheoldones JohnMaynardKeynes Englisheconomist 創造力的來源遺傳努力工作 geniusis99 perspiration 知識 FrancisBacon 忘記學校所教的 H P 遊戲蘋果 在沙灘撿石頭 站在巨人肩上洗澡犯錯 Penicillin 看星星 PCR 做夢 aromatic 修行 朱銘 頓悟Quantumleap Paradigmshift Ifatfirsttheideaisnotabsurd thenthereisnohopeforit Imaginationismoreimportantthanknowledge Educationiswhatremainsafteronehasforgotteneverythinghelearnedinschool Theimportantthingisnottostopquestioning Curiosityhasitsownreasonforexisting Anyonewhohasnevermadeamistakehasnevertriedanythingnew SirArthurConanDoyle 1859 1930 InspectorGregory Isthereanyotherpointtowhichyouwouldwishtodrawmyattention Holmes Tothecuriousincidentofthedoginthenight time Thedogdidnothinginthenighttime Thatwasthecuriousincident remarkedSherlockHolmes TheadventureofSilverBlaze GoogleGooglescholarPubmedWikimediaLibraryofKMU Heuristics 啟發式思考 1 Ifyouarehavingdifficultyunderstandingaproblem trydrawingapicture 2 Ifyoucan tfindasolution tryassumingthatyouhaveasolutionandseeingwhatyoucanderivefromthat workingbackward 3 Iftheproblemisabstract tryexaminingaconcreteexample 4 Trysolvingamoregeneralproblemfirst the inventor sparadox themoreambitiousplanmayhavemorechancesofsuccess HowtoSolve 科學理論的標準 清晰及合符邏輯 LogicalandClear 內部一致 InternalConsistency 提供可驗證的假說 TestableHypothesesCanbeDeduced 可被推翻和否定的 CanbeDisconfirmedorFalsified 通則性 Generalizability 簡約的 Parsimonious Occam srazor 理論及假說的建構 需要抽象的思維及合理的邏輯推論 合乎科學理論的標準 難有具體的指引及系統的步驟可供跟隨 必須對相關的文獻作一回顧 先了解前人對相關構念及題目的研究 最好是把這些研究用不同的準則來分類 也試看一下有那些問題是尚未為它們所回答的 到一定程度時嘗試用簡單的構念和它們之間的關係來回答那些有趣的問題 小結 真正的科學研究必由理論出發 而以驗證及改良理論為終如果尚未建構清楚的理論模型及假說 不應以 碰運氣 的方式從實證的資料中看那些變項呈相關 然後撰寫報告 我們稱這樣的做法為 在資料中採礦 datamining 是不應該的 因為這與科學研究的本意相違背如果我們在驗證理論時 從資料中發現意外的現象 那就作為日後進一步驗證新的假說的基礎 HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion 研究的種類 A Hypothesis drivenDiscovery drivenMethodB 基礎研究 分子 細胞 動物臨床研究 診斷或篩檢 治療 預後 病因或副作用C 相關 Observational因果 Experimental 研究問題 ResearchProblem 重要性 那一個最重要 貢獻性原創性常見性花錢性致病性與致命性相關性影響性知識性與理論性實用性可行性 Goals Objectives Goal Long termgoaltosolvetheproblemObjectives specificaims Short termobjectivestosolvethespecificproblemsoranswerthequestions hypotheses Itshouldbelogical inevitablefromthebackground Exploration description hypothesistesting casestudy Wouldyoutellme please whichwayIoughttogofromhere saidAlice Thatdependsagooddealonwhereyouwanttogetto saidtheCat Idon tmuchcarewhere saidAlice Thenitdoesn tmatterwhichwayyougo saidtheCat solongasIgetSOMEWHERE Aliceaddedasanexplanation Oh you resuretodothat saidtheCat ifyouonlywalklongenough Goals Objectives 醫學論文各節的功能 題目與摘要 敘述問題與答案前言 為什麼 Why 問這個問題材料與方法 如何 How 解決這個問題結果與圖表 發現什麼 What 去解決這個問題討論 提出並解釋對於這個問題的答案參考文獻 我站在巨人的肩上 所以 對於這個問題 能看得更遠 牛頓 HypothesesorQuestions 1 Themostimportantstatementin Introduction Asuper topicsentence inpresenttense Sometimesstatedasobjectives specificaims Logical inevitable fromthebackground everyquestionmusthaveabackground HypothesesorQuestions 2 Ifquestionhasbeenstatedcompletelyintheunknownin Background Toanswerthisquestion Ifquestionhasbeenstatedonlypartiallyintheunknown Therefore Hence wetestedthehypothesisthat weasked thequestion whether we attemptedto determine werestudiedtoaddressXquestions First Ifquestionistobestatedasanobjective Todeterminewhether which we HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion 表1歸納法與演繹法比較 LogicalreasoningGivenpreconditions postconditions andtheruleR1 therefore Deduction determining Itisusingtheruleanditspreconditionstomakeaconclusion R1 Induction determiningR1 ItislearningR1afternumerousexamplesof and Abduction 溯因 Inferencetothebestexplanation Onechooseshypothesiswhichwould iftrue bestexplaintheevidence R1 InductiveReasoningGeneralization Mycatlikestuna hiscatlikestuna etc AllormostcatsliketunaStatisticalsyllogism Mostcatsliketuna Slothisacat SlothlikestunaSimpleinduction AllofthecatsI veknownliketuna ThisnewcatwillliketunaAnalogy JimandBillhavesimilarcharacteristics Jimislovedbyhisclassmates Billislikedbyhisclassmates DeductiveReasoning I DeductiveReasoning II 已知所有的藥物都有副作用 若某甲宣稱他的新藥沒有副作用此話為真 則邏輯上如何 某奶粉公司添加抗體 宣稱能預防病菌 某酵素能在試管中化痰 請問該酵素口服後是否可能有效 某科學家訓練一隻跳蚤在聽到大聲後便會跳高 當他把該跳蚤的雙腿剪斷後 跳蚤在聽到大聲後卻不會跳高 因此證明了跳蚤是用雙腿聽聲音 Logic 1 科學論文是由論證 argument 所構成的論證 前提 premise 推論 inference 結論 conclusion 有效的 valid 論證 前提蘊含結論 若你接受前提 則你必須接受結論真確的 sound 論證 前提是真 的有效論證 已知 若P則Q演繹法 deduction 數學上的必然 若P則Q 若 Q則 P歸納法 induction 統計上的可能 簡單枚舉法 排除歸納法與統計歸納法假設法 abduction 科學上的創新 若Q則P 若 P則 Q Logic 2 已知 若p53基因突變 P 則有癌症 Q 演繹法 deduction 數學上的必然 一定對某甲的p53基因有突變 因此有癌症某乙沒有癌症 因此他的p53基因沒有突變歸納法 induction 統計上的可能 可能對我所遇見的每一個癌症病人其p53基因都有突變 因此我歸納 若p53基因突變則有癌症假設法 abduction 科學上的創新 可能對某丙有癌症 因此他的p53基因可能有突變 若p53基因沒有突變 則某丙不會有癌症 Logic 3 HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion Koch sPostulates1 Theorganismmustbefoundinallanimalswiththedis butnotinhealthyanimals 2 Theorganismmustbeisolatedfromadis animalandgrowninpureculture 3 Theculturedorganismshouldcausedis whenintroducedintohealthyanimals 4 Theorganismmustbereisolatedfromtheexperimentallyinfectedanimal 因果相關 Bradford HillCriteria 一致性 所有的研究結果都一致強度特異性 沒有其他的原因或解釋能造成這樣的結果劑量 效應性 因素愈強 效果愈大時間性 原因一定要出現在結果之前生物學的可能性 生理病理學上的可能性凝聚性 與現有的理論不矛盾實驗性 可用實驗來改變原因而改變結果 HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion 科學研究的主要內容變項 被研究對象的某一屬性因時地人物不同而在質或量上的變化操作型定義 根據可觀察測量或可操作的特徵來界定某一名詞或概念假設 變項之間的假設性關係假說 經過證實的假設定律 經過重複驗證的假說理論 有組織 有架構 具有邏輯關係的假說或定律 醫學是不確定的科學也是可能性的藝術Medicineisascienceofuncertaintyandanartofprobability WilliamOsler Themorepreciselythepositionisdetermined thelesspreciselythemomentumisknowninthisinstant andviceversa Heisenberg uncertaintypaper 1927 科學是確定的學問嗎 KarlRaimundPopper1902 1994 真不能被證明 只有偽可以被證明 真理是到現在為止尚未被否証的假說 科學的假說 事實論點皆須客觀地驗證 而非不證自明 不能完全依賴傳統 主觀信念 或常識來檢驗科學知識 科學思維是要抱持懷疑 批判的態度 沒有不證自明 self evidence 的事 知識是來自人們的經驗 所有知識是暫時性的 強調科學知識應基於經驗方面可觀察的假設之上 科學家目前採用的証據 方法和理論 來提出其暫時性的知識 它有可能隨時被修正 HypothesisAsuggestedexplanationforaphenomenonorofareasonedproposalsuggestingapossiblecorrelationbetweenmultiplephenomena Thescientificmethodrequiresthatonecantestascientifichypothesis Hypothesesarebasedonpreviousobservationsoronextensionsofscientifictheories TypesofHypotheses1 AcausesB Ifaparticularindependentvariablechanges thenacertaindependentvariablealsochanges Thisformulation alsoknownasan IfandThen statement 2 AisrelatedtoB Investigatorsmayhavemoredifficultyinverifyingcausalrelationshipsthanothercorrelations becausequitecommonlyinterveningvariablesalsobecomeinvolved 假設 Hypothesis 有時候以問題的方式提出 每一個假設都要有背景目的 解釋舊事實 預測新事實 挑戰舊理論 建構新理論 尋找真理能回答的能被否證 falsifiable 的要素 研究的族群 變數 自變數與應變數 之間的關係 因果相關或純相關 FunctionsofHypotheses ToexplainoldfactsTopredictnewfactsTochallengeanoldtheoryTobuildanewtheoryTosearchfortruth research tosearchagain HypothesesorQuestions Falsifiable measurable testable 虛無假設 否証 若P 0 05則否証失敗 對立假設Answerable methodstoanswer Species populationstudied relationship causalorcorrelational betweenin dependent dependentvariables Hypothetico deductivemodel1 Gatherdata somethingthatisunknown unexplained ornew 2 Hypothesizeanexplanationforthoseobservations 3 Deduceaconsequenceofthatexplanation Aprediction 3 Designanexperimenttoseeifthepredictedconsequenceisobserved 4 Waitforcorroboration Ifthereiscorroboration gotostep3 Ifnot thehypothesisisfalsified Gotostep2 EvaluatingHypothesesTestibilitySimplicity asintheapplicationof Occam sRazor discouragingthepostulationofexcessivenumbersofentities 3 Scope theapparentapplicationofthehypothesistomultiplecasesofphenomena4 Fruitfulness theprospectthatahypothesismayexplainfurtherphenomenainthefuture5 Conservatism thedegreeof fit withexistingrecognisedknowledge systems HypothesisApropositionaboutthesolutiontoaproblem therelationshipofvariables 1 Anexpectedrelationshipbetweenvariables2 Basedoneithertheoryorevidence3 Testable4 Briefwithclarity5 Statedindeclarativeform6 Beoperationalbyeliminatingambiguityinthevariablesorproposedrelationships HypothesisTestibility comparefalsifiabilityasdiscussedabove Simplicity asintheapplicationof Occam sRazor discouragingthepostulationofexcessivenumbersofentities Scope theapparentapplicationofthehypothesistomultiplecasesofphenomenaFruitfulness theprospectthatahypothesismayexplainfurtherphenomenainthefutureConservatism thedegreeof fit withexistingrecognisedknowledge systems TestabilityofHypothesesContingency defeasibility orfalsifiability CounterexamplestothehypothesisarelogicallypossibleFeasibilityofobservingareproducibleseriesofsuchcounterexamplesiftheydoexist Inshort ahypothesisistestableifthereissomerealhopeofdecidingwhetheritistrueorfalseofrealexperience Uponthispropertyofitsconstituenthypothesesreststheabilitytodecidewhetheratheorycanbeconfirmedorfalsifiedbythedataofactualexperience FourComponentsofaHypothesis1 Subjectgroup Whoareyouinterestedinstudying 2 Treatmentorexposure Whatisbeingdonetoyoursubjectgroup 3 Outcomemeasure Howisthetreatmentorexposureassessed definedpreciselyandunambiguously 4 Controlgroup Whoareyoucomparingto Itisimportantforthecontrolgrouptobeassimilaraspossibletothosewhoreceiveatreatmentorexposure Noteveryresearchhypotheseswillhaveallfourcomponents Forexample across overdesigninvolvesapplyingbothanewtreatmentandastandardtreatmentusingthesamepatients Forthisstudy thehypothesiswouldnotinvolveaseparatecontrolgroup Correlationalstudieslookatrelationshipswithinasinglegroup suchasastudyofthefactorsthatcausemedicationerrors Thistypeofstudywouldnothaveatreatment exposure Thestructurementionedhere however isstillusefulfordevelopingmostresearchhypotheses 統計的假設 用反駁法來證明建立虛無假設 nullhypothesis 以及替代假設 alternativehypothesis 虛無假設 自變數與應變數之間沒有關聯替代性假設 自變數與應變數之間有關聯以推翻虛無假設來支持實驗的假設 HowtoMakeHypotheses IntroductionResearchLogicCausationHypothesisDiscussion 假說型實驗或敘述型實驗 一般而言 假說型實驗較受喜歡 假說型實驗之決定點在於 新穎性 及 可行性 但這兩者常是相互矛盾 所以通常會用 混合型 敘述型實驗 不管有些科學家喜不喜歡 是很重要 常是重要科學發現之基礎 敘述型實驗常是用來產生假說 所以在描述 敘述型實驗 應再說明可能產生之假說及如何進一步深入探討 或在敘述型實驗中加入 重要性 及 比較性 非假說型實驗之必要性 ThebasicstudyofE colisystemleadtothedevelopmentofrecombinantDNA HumanGenomeProjectKnockoutmiceexperimentsleadtoimportantscientificdevelopments Structuralstudyorstructure functionstudyaremostlynon hypothesisbased AssayofMAPK JNK ERKpathways systematicanalysis ReductionismComplexthingsisreducedtothenatureofsumsofsimplerormorefundamentalthings e g objects phenomena explanations theories meanings Chemistryisbasedonphysics biologyandgeologyarebasedonchemistry psychologyisbasedonbiology sociologyisbasedonpsychology andpoliticalscience anthropology andeveneconomicsarebasedonsociology SystemsthinkingThecomponentpartsofasystemwillactdifferentlywhenisolatedfromitsenvironmentorotherpartsofthesystem andarguesagainstDescartes sreductionistview Itviewssystemsinaholisticmanner ratherthanthroughpurelyreductionisttechniques Hypothesis driven Reductionism Discovery driven Systemsbiology ToBeginners Don tbetooambitious andtrytofocusontoomanyaims