Efficient Switchback Experiments with Surrogate Variables: Estimation and Experimental Design

doi:10.1287/mnsc.2023.03818

2025-09-01

PRE

Hongyu Chen

David Simchi‐Levi *

DOI：10.1287/mnsc.2023.03818

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摘要

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折返实验，在该实验中实验单元随时间交替分配到对照组和处理组，近年来因其能够缓解单元间干扰而日益普及。尽管该类实验在技术领域得到广泛应用，但由于时间干扰的存在，从中得出可靠推断仍然具有挑战性。本文通过考察一类在广泛应用中常见的特殊因果结构来应对这一挑战。具体而言，我们考虑存在代理变量的场景，这些变量在每个实验时期均可完全捕捉来自过去的潜在时间干扰。我们阐述了此背景下识别所需的假设，并提出了一种基于重要性采样技术的无偏估计量。此外，我们推导出一种具有近最优最坏情况保证的实验设计，并从理论和实证上将其与逆倾向得分估计量进行比较。为便于推断，我们引入了基于Fisher随机化检验的精确推断程序和基于中心极限定理的渐近推断程序。我们通过大量数值实验表明，所提出的估计量与实验设计相结合，相较于传统的逆倾向得分估计量，能够带来更低的风险。

Keyword:

experimental design

switchback experiment

causal inference

importance sampling

surrogate variables