评测样本量与置信区间计算器

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在大模型评测里,最常见的错误是拿 100 条样本得出「新模型比旧模型高 2 个百分点」的结论——这个差距往往完全落在随机波动范围内。要让结论站得住,先得知道需要多少样本,以及当前样本量能分辨多小的差距。
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所需样本量
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当前误差范围
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区间下限
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区间上限
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样本是否足够
目标误差所需样本量当前样本量下的误差可否分辨该差距
所需样本量 n = z² × p × (1 − p) ÷ e²(p 与 e 均用小数);置信区间半宽 = z × √( p × (1 − p) ÷ n );区间 = 观测准确率 ± 半宽。z 值取 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。该公式假设样本服从二项分布并采用正态近似,当 n × p 与 n × (1 − p) 均大于 5 时精度足够。

为什么 100 条样本的结论不可信

假设真实准确率是 80%,你抽 100 条样本测试,结果可能是 76 条正确,也可能是 85 条——随机波动的标准差约为 √(0.8×0.2÷100) ≈ 4%。也就是说,即使模型没有变,重复抽样也能得到 76% 到 84% 的结果。用这样的数据去比较两个模型,几乎必然会得出错误结论。

两个方向的换算

  • 由误差求样本量:想以 ±3% 的精度估计准确率,95% 置信水平下需要约 683 条样本;把精度收紧到 ±1%,样本量要涨到 6147 条——精度提高三倍,样本量要九倍。
  • 由样本量求误差:手上只有 200 条样本时,误差范围会扩大到 ±5.5%,此时两个模型差距小于 8 个百分点都不能下结论。

这里有个容易被忽略的规律:样本量与误差的平方成反比。想要误差减半,样本量要翻四倍。所以「多测一点」的边际收益下降得非常快,先想清楚需要分辨多小的差距,再决定投入多少标注成本。

准确率接近 50% 时需要更多样本

公式里的 p × (1 − p) 在 p = 50% 时取最大值 0.25。这意味着当准确率在 50% 附近(例如二分类任务、或两个答案选一个的场景)时,需要的样本量是准确率 90% 时的两倍以上。做排序、判别类评测时要特别留意这一点。

常见问题

为什么实际需要的样本量还要更大

公式算的是「估计单个准确率」所需的样本量。如果你的目标是比较两个模型的差异并确认差异显著,需要的样本量通常是这个值的两倍以上(因为两个估计值都有误差,误差会叠加)。本工具给出的数值是单模型精度估计的下限,比较场景请按两倍准备。

评测集里有重复或相似样本怎么办

公式假设样本之间相互独立。如果评测集里存在大量同源问题(比如同一个文档派生的十几个问答对),实际有效样本量会小于名义样本量,置信区间会偏窄、过于乐观。处理办法是做去重与聚类,按「独立信息单元」而不是「题目条数」来计数。

你可能还想问

评测集要多少条样本才够?

取决于想分辨多大的效果差异:要分辨五个百分点量级的准确率差距,通常需要数百条样本才具统计显著;差异越小所需样本越多,可按目标检验力反推。

置信区间是怎么来的?

常见做法是把每条样本对错视作伯努利试验,用正态近似或 Wilson 区间给出比例的真值范围;样本越少区间越宽,结论的不确定度越大。

五十条样本能下结论吗?

只能发现非常明显的差异,误差范围常达正负十几个百分点;小样本结论适合做方向性判断,不宜用于上线决策,建议扩到数百条再复测。

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