The design of experiments involves an inescapable compromise between covariate balance and robustness. This paper provides a formalization of this trade-off and introduces an experimental design that allows experimenters to navigate it. The design is specified by a robustness parameter that bounds the worst-case mean squared error of an estimator of the average treatment effect. Subject to the experimenter's desired level of robustness, the design aims to simultaneously balance all linear functions of potentially many covariates. The achieved level of balance is better than previously known possible and considerably better than what a fully random assignment would produce. We show that the mean squared error of the estimator is bounded by the minimum of the loss function of an implicit ridge regression of the potential outcomes on the covariates. The estimator does not itself conduct covariate adjustment, so one can interpret the approach as regression adjustment by design. Finally, we provide both a central limit theorem and non-asymptotic tail bounds for the estimator, which facilitate the construction of confidence intervals.


翻译:实验的设计涉及共变平衡和稳健性之间不可避免的折中。 本文提供了这一权衡的正规化, 并引入了一个实验性设计, 实验者可以对它进行导航。 设计由强度参数指定, 该参数将平均处理效果估计值的最差情况平均正方形错误捆绑在一起。 根据实验者所期望的稳健度水平, 设计的目的是同时平衡许多潜在共变差的所有线性功能。 实现的平衡水平比以前所知道的可能的要好, 比完全随机分配所产生的要好得多。 我们显示, 估计值的平均正方形错误与共变差潜在结果的隐含脊脊折回归最小损失函数的最小值相连接。 估计值本身并不进行共变调整, 因此可以将这一方法解释为设计中的回归调整。 最后, 我们为估计器提供了一个核心限制的值和不负偏差的尾线, 从而便利构建信任间隔 。

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