instrumenttimuuttujat

Instrumenttimuuttujat (IV) ovat tilastollinen ja kausaalivaikutusten arvioinnin menetelmä, jota käytetään silloin, kun selittäjä on endogeeninen ja arvion tulokset voivat virheellistyä piilotettujen tekijöiden, mittausvirheen tai simultaanisuuden vuoksi. Instrumentti on ulkoinen muuttuja, joka on voimakkaasti korreloitunut endogeenin kanssa mutta jolla oletetaan olevan vaikutus riippuvaan muuttujaan vain endogeenin kautta. Tämän mahdollistama lähestymistapa pyrkii erottamaan todellisen kausaalivaikutuksen epävarmuudesta.

IV-menetelmän keskeiset ehdot ovat relevanssi ja ekskluusio. Relevanssi tarkoittaa, että instrumentti selvästi vaikuttaa endogeeniseen muuttujaan. Ekskluusio (tai exclusion restriction) tarkoittaa, että instrumentilla ei ole suoraa vaikutusta riippuvaan muuttujaan eikä se ole korreloitunut virhetermien kanssa; vaikutus näkyy ainoastaan endogeenin kautta. Useammilla instrumenteilla voidaan soveltaa IV-GMM-metodeja, ja joissakin tapauksissa LIML- tai muiden IV-estimoiden käyttö on hyödyllistä.

Estimointi tapahtuu yleisesti kahtaisena vaiheena (2SLS). Ensimmäisessä vaiheessa endogeeninen muuttuja selitetään instrumenttien ja eksogeenisten kontrollien avulla, jolloin saadaan ennustettu arvo endogeenisesta muuttujasta. Toisessa vaiheessa riippuva muuttuja regrutoidaan ennustetulla endogeenisella muuttujalla sekä kontrollimuuttujilla. Monien instrumenttien tapauksessa voidaan käyttää GMM- tai LIML-lähestymistapaa.

Tulosten tulkintaan liittyy rajoitteita. IV-tulokset vastaavat kausaalivaikutusta teoreettisesti vain, jos ehdot täyttyvät; ne voivat vastata paikallista hyödyntämistulosta (LATE) jos monotoneisuuslauseke pätee. Instrumenttien vahvuutta arvioidaan usein first-stage F-testillä; heikot instrumentit voivat aiheuttaa vinoutuneita ja epävakaita estimaatteja. Ylipäidentifioinnin testit (esim. Sargan/Hansen) voivat arvioida instrumenttien validiteettia, kun käytössä on useita instrumentteja.

Esimerkkejä ovat koulutuksen ja ansiotulojen yhteyden estimointi koulutukseen liittyvällä instrumentilla kuten korkeakoulun läheisyys sekä Angristin ja Kruegerin esimerkki syntymän neljänneksen instrumentoinnista koulutukselle. Näillä menetelmillä pyritään erottamaan todellinen vaikuttava tekijä tavanomaisista sekaantumisista.