Tilastotiede

Tilastotiede on tieteenala, joka tutkii aineistojen keräämistä, jäsentämistä, analysointia ja tulkintaa sekä epävarmuuden hallintaa. Sen tavoitteena on kuvata ilmiöitä määrällisesti, tehdä päätelmiä populaation ominaisuuksista otoksen perusteella ja tukea päätöksentekoa sekä tutkimuksessa että käytännön sovelluksissa.

Se jakautuu useisiin osa-alueisiin. Kuvaileva tilastotiede laskee ja esittää tilastollisia koosteita, kuten keskiarvon, mediaanin ja hajonnan, sekä tarjoaa visuaalisia esityksiä. Inferentiaalinen tilastotiede käyttää otoksista tehtyjä päätelmiä populaation ominaisuuksista, muun muassa estimointia, konfidenssivakauden laskemista ja hypoteesitestauksia. Tilastollinen mallintaminen ja tilastotieteen sovellukset tarjoavat malleja ilmiöiden selittämiseksi ja ennustamiseksi erityisesti monimutkaisissa datayhteyksissä.

Keskeisiä menetelmiä ovat otanta ja epävarmuuden hallinta sekä estimaatit, joiden luotettavuus arvioidaan. Hypoteesitestauksessa käytetään esimerkkeinä t-testiä, χ^2-testiä ja regressioanalyysiä. Aikasarjat, moniulotteiset mallit, Bayesilainen tilastotiede ja simulaatiot laajentavat perusmenetelmiä. Tilastotiede käsittelee sekä kvalitatiivisia että kvantitatiivisia dataa, ja mitta-asteikkoja ovat nominal, ordinal, interval ja ratio.

Tilastotieteen juuret ovat todennäköisyyslaskennassa 1600–1700-luvuilla, ja moderni tilastotiede kehittyi 1800– ja 1900-luvuilla tiedemiehien, kuten Karl Pearsonin, Ronald Fisherin sekä Neymanin ja Pearsonin työn kautta. 20. ja 21. vuosisadoilla suurten otosten ja suunnittelun merkitys korostuivat; Bayesilainen tilastotiede on myös keskeinen suuntaus.

Tilastotiede on keskeinen työkalu monilla aloilla, kuten tutkimuksessa, taloudessa, terveydenhuollossa ja julkisessa hallinnossa. Se tukee päätöksentekoa antamalla perusteltuja johtopäätöksiä datasta ja epävarmuudesta huolimatta. Nykyaikaiset menetelmät yhdistyvät data scienceen ja koneoppimiseen, mikä laajentaa tilastotieteen sovelluskenttää.