I progressi nella tecnologia e nelle conoscenze scientifiche sono spesso dovuti a miglioramenti nell’uso di una progettazione appropriata degli esperimenti. La comprensione di questo concetto statistico consente ai ricercatori di assegnare relazioni causa-effetto ed eliminare congetture e preconcetti dall’analisi dei risultati. Le questioni economiche e commerciali richiedono la stessa cura della ricerca scientifica nella progettazione di esperimenti.
Nella progettazione scientifica degli esperimenti, il ricercatore tenta di dimostrare l’affermazione logica: Se X, allora Y. È necessario dimostrare anche il contrario per stabilire una relazione causa-effetto: se non X, allora non Y. Intuitivamente, capiamo , per esempio, che una pianta ha bisogno di acqua per vivere e se la pianta non riceve acqua, morirà. Esiste quindi una relazione causale tra i bisogni della pianta e l’acqua.
Il ricercatore tenta di dimostrare entrambe le affermazioni logiche attraverso l’uso di gruppi di controllo. Idealmente, gli stessi soggetti di ricerca sperimentano le stesse condizioni sperimentali contemporaneamente. Quando ciò non è possibile, come spesso accade negli esperimenti biologici, un secondo gruppo di soggetti viene abbinato al primo gruppo in quanti più fattori possono influenzare i risultati possibili. L’efficacia di una dieta, ad esempio, può essere testata selezionando un gruppo di controllo simile al gruppo di test in età, reddito, livello di attività e numero di bambini. In esperimenti più critici, la progettazione di esperimenti includerà l’effettivo abbinamento di singoli soggetti; vale a dire, il soggetto numero 1A avrà la stessa età, sesso, livello di attività e peso iniziale del soggetto numero 1B, ma riceverà la dieta di prova, mentre 1A no.
I progetti fattoriali consentono di studiare più di una variabile all’interno dello stesso esperimento, ma con lo stesso rigore dei gruppi di controllo, applicando la matematica della probabilità. Le scoperte nella genetica compiute da Mendel furono dovute a esperimenti fattoriali e osservazioni. In questi esperimenti, due o più fattori indipendenti vengono testati a due o più livelli. Ad esempio, i soggetti possono essere suddivisi in tre variabili indipendenti: dieta regolare, dieta A o dieta B. Ciascuno di questi sottogruppi viene nuovamente suddiviso, in base alla durata della dieta, tre settimane o sei settimane.
I metodi statistici sono abbastanza facili da applicare alla progettazione di esperimenti nei regni delle scienze naturali. Nelle scienze sociali, che includono studi comportamentali, sono più difficili. Nello studio di economia e commercio, le materie sono persone e aziende. Queste materie non si prestano facilmente a studiare.
Gli studi di marketing spesso dipendono da focus group, la cui cura nella selezione è fondamentale. La conoscenza della corretta progettazione degli esperimenti è necessaria per stabilire i criteri di selezione. I sondaggi, uno strumento comune di responsabili di prodotto e gruppi politici, richiedono anche questa competenza nella loro progettazione.