Instrumentaalimuuttujamenetelmät

Instrumentaalimuuttujamenetelmät ovat tilastollisia tekniikoita, joita käytetään silloin, kun selitettävän muuttujan ja selittävän muuttujan välillä on endogenisuutta. Endogenisuus syntyy, kun selittävä muuttuja on korreloitunut virhetermin kanssa, mikä johtaa puolueellisiin ja epäjohdonmukaisiin estimaatteihin tavallisella pienimmän neliösumman menetelmällä. Instrumentaalimuuttujamenetelmien tavoitteena on eristää selittävän muuttujan eksogeeninen osa ja käyttää sitä selitettävän muuttujan selittämiseen.

Menetelmä vaatii vähintään yhden instrumentaalimuuttujan. Instrumentaalimuuttujan tulee täyttää kaksi keskeistä ehtoa: sen on oltava korreloitunut endogeenisen selittävän muuttujan kanssa (relevanssiehto) ja sen on oltava riippumaton virhetermistä (eksklusiovioehto). Toisin sanoen instrumentaalimuuttuja selittää osan selittävän muuttujan vaihtelusta, mutta ei vaikuta selitettävään muuttujaan muuten kuin selittävän muuttujan kautta.

Yleisin instrumentaalimuuttujamenetelmä on kahden vaiheen pienimmän neliösumman menetelmä (2SLS). Ensimmäisessä vaiheessa endogeeninen selittävä muuttuja ennustetaan instrumentaalimuuttujien avulla. Tämän jälkeen alkuperäisessä regressiossa endogeenisen muuttujan sijaan käytetään sen ennustettuja arvoja. Tämä poistaa endogeenisuuden aiheuttaman puolueellisuuden. Muita menetelmiä ovat rajallisten satunnaiserien menetelmä (LIML) ja yleistetty momenttimenetelmä (GMM), jotka ovat tehokkaita erityisesti silloin, kun on useita instrumentaalimuuttujia tai useita endogeenisiä selittäviä muuttujia.

Instrumentaalimuuttujamenetelmiä käytetään laajalti taloustieteessä, politiikan tutkimuksessa ja epidemiologiassa, kun kokeellisia asetelmia ei ole mahdollista toteuttaa ja endogenisuus on merkittävä ongelma. Oikean instrumentaalimuuttujan löytäminen on usein haasteellista ja vaatii vahvaa teoreettista perustelua tai empiristä näyttöä.