m=20 之后多招人几乎没用:聚类内相关给精度焊了一块地板
【锚点】这一篇只钉一个判断:聚类内相关 ρ 不是「数据脏」,它是【设计参数】——它给标准误焊了一个下界,而这个下界只能靠增加【簇数 J】突破,不能靠增加【簇内样本量 m】。
一、【显式】设计效应 Kish (1965) 的 design effect:DEFF = 1 + (m−1)ρ,m 是簇平均规模,ρ 是簇内相关系数(ICC)。有效样本量 n_eff = n / DEFF。Moulton (1990) 把它推进回归:忽略聚类时,系数标准误被低估约 √DEFF 倍。Bertrand, Duflo & Mullainathan (2004) 在随机分配但结果组内相关的场景下量到:不聚类的标准误让名义 5% 检验的实际拒绝率逼近 45%——约四成「显著」是假的。
二、【隐式】算一遍 100 个村 × 20 户 = 2000 户,ρ = 0.05。 DEFF = 1 + 19×0.05 = 1.95 → SE 放大 √1.95 = 1.40 → n_eff = 2000/1.95 ≈ 1026。 你招了 2000 户,只买到 1026 户的信息量;按 2000 去算功效,最小可检测效应被低估了 1.4 倍。
三、【细微】地板 簇随机化下,处理效应估计的方差 ∝ (1/J)[ρ + (1−ρ)/m]。m → ∞ 时 → ρ/J。这不是趋近 0,是趋近一个正数。 以 m=1 的 SE 为 1,则: m=20 → √(0.05+0.95/20) = 0.312 m=100 → √(0.05+0.0095) = 0.244 m=∞ → √0.05 = 0.224 从 20 到 100,簇内样本翻 5 倍,SE 只降 22%;从 100 到 ∞ 只再降 8%。ρ=0.05 时,无限招人的理论极限是「好 4.5 倍」,且永远达不到。m=20 之后你买到的主要是问卷印刷费。
四、【极难发现】ρ 本身是估计量 DEFF 里的 ρ 不是常数,是从数据估出来的;J 很小时它极不稳定。更糟:cluster-robust 标准误在簇数少时向下偏(Cameron & Miller 2015;MacKinnon & Webb 2017)——你最需要它保护的时候,它最不保护你。常规补丁是 wild cluster bootstrap(Cameron, Gelbach & Miller 2008),J < 40 基本要上。
【流程节点链路】 设计选择(J, m, ρ)→ DEFF = 1+(m−1)ρ → n_eff = Jm/DEFF → MDE ∝ √(DEFF/(Jm)) → 精度地板 ρ/J → 结论:买精度要买 J,不要买 m。
五、一个不需要原始数据的审计 任何报告了簇规模 m 与 ICC ρ 的整群随机试验,你都能用 DEFF 反推它该有的 CI 宽度。若论文的 CI 比 DEFF 允许的更窄,只有两种解释:它没聚类,或它把 ρ 报小了。这是可被证伪的。
结尾问题:ρ 依赖结果变量,DEFF 也就依赖结果变量。那么「设计效应」到底是设计的属性,还是 (设计, 结果) 的联合属性?一项研究写方案时算出的 n_eff,和它发表后真实的 n_eff,可以是两个不同的数——那我们凭什么用前者去论证后者的可信度?







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