🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 10 — Estadística e inferencia

213 — Correlación frente a causalidad

universitario-avanzado clase 13 de 20 4 horas demostración correlation_causation

Un confusor basta para fabricar correlación fuerte entre variables que no se tocan.

Fórmulas

corr(X,Y) alta ⇏ X → Y
confusor Z: Z → X y Z → Y
aleatorizar la asignación rompe todas las flechas hacia el tratamiento

Desarrollo

Que dos variables se muevan juntas admite al menos cuatro explicaciones distintas: X causa Y, Y causa X, una tercera variable Z causa ambas, o es coincidencia en una muestra pequeña. La correlación no distingue entre ellas, y elegir la primera por defecto es el error de interpretación más caro de la estadística aplicada.

El caso escolar —venta de helados y ahogamientos— tiene la estructura completa. Ambas variables suben con la temperatura, y por eso correlacionan entre sí sin que ninguna cause la otra. La variable de confusión es la temperatura, y basta condicionar sobre ella para que la asociación se desvanezca.

Hay dos formas de romper el problema. La primera es aleatorizar: si el tratamiento se asigna al azar, ninguna variable previa —ni las conocidas ni las que se ignoran— puede influir en quién lo recibe, y la diferencia observada sí admite lectura causal. Es la razón de ser del ensayo controlado aleatorizado. La segunda es controlar los confusores conocidos mediante estratificación o regresión, con la limitación evidente de que solo funciona con los que se han identificado.

La inferencia causal moderna —grafos causales, criterio de puerta trasera, contrafactuales— formaliza cuándo un ajuste es válido y cuándo introduce sesgo nuevo. Un resultado contraintuitivo: controlar por una variable equivocada, como un colisionador, crea asociación espuria en vez de eliminarla. Ajustar por todo lo disponible no es una estrategia segura.

Ejemplo trabajado

Helados, ahogamientos y temperatura.

corr(helados, ahogamientos)   = 0,5759
corr(temperatura, helados)    = 0,9205
corr(temperatura, ahogamientos) = 0,6306

Estructura causal real:
  temperatura → helados
  temperatura → ahogamientos
  helados     ↛ ahogamientos

Al condicionar sobre temperatura, la correlación
entre helados y ahogamientos se desvanece.

Prohibir el helado no reduciría ni un ahogamiento.

Detección:
  aleatorizar la asignación, o
  controlar explícitamente el confusor.

Qué calcula el laboratorio

Una variable de confusión genera correlación sin causalidad.

python classes/part-10-estadistica-e-inferencia/213-correlacion-frente-a-causalidad/lab.py
compmath run 213

Salidas del laboratorio (6)

Muestra de la ejecución real

{
  "corr(helados, ahogamientos)": 0.5759,
  "corr(temperatura, helados)": 0.9205,
  "corr(temperatura, ahogamientos)": 0.6306,
  "confusor": "temperatura",
  "hay_flecha_causal_helados→ahogamientos": false,
  "como_se_detecta": "controlar el confusor o aleatorizar la asignación"
}

Errores comunes

Dónde se usa

Evaluación de campañas y políticas, atribución de conversiones, análisis de sesgo en modelos y diseño de experimentos controlados.

Idea rectora de la parte

Sin potencia declarada, un resultado no significativo no dice nada.

Error a evitar

p-hacking por comparaciones múltiples sin corrección.

Conexión con IA

Evaluar un modelo es inferencia estadística: métricas con intervalo, comparaciones múltiples corregidas y detección de leakage.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase