This paper considers causal bandits (CBs) for the sequential design of interventions in a causal system. The objective is to optimize a reward function via minimizing a measure of cumulative regret with respect to the best sequence of interventions in hindsight. The paper advances the results on CBs in three directions. First, the structural causal models (SCMs) are assumed to be unknown and drawn arbitrarily from a general class $\mathcal{F}$ of Lipschitz-continuous functions. Existing results are often focused on (generalized) linear SCMs. Second, the interventions are assumed to be generalized soft with any desired level of granularity, resulting in an infinite number of possible interventions. The existing literature, in contrast, generally adopts atomic and hard interventions. Third, we provide general upper and lower bounds on regret. The upper bounds subsume (and improve) known bounds for special cases. The lower bounds are generally hitherto unknown. These bounds are characterized as functions of the (i) graph parameters, (ii) eluder dimension of the space of SCMs, denoted by $\operatorname{dim}(\mathcal{F})$, and (iii) the covering number of the function space, denoted by ${\rm cn}(\mathcal{F})$. Specifically, the cumulative achievable regret over horizon $T$ is $\mathcal{O}(K d^{L-1}\sqrt{T\operatorname{dim}(\mathcal{F}) \log({\rm cn}(\mathcal{F}))})$, where $K$ is related to the Lipschitz constants, $d$ is the graph's maximum in-degree, and $L$ is the length of the longest causal path. The upper bound is further refined for special classes of SCMs (neural network, polynomial, and linear), and their corresponding lower bounds are provided.


翻译:本文研究因果Bandit(CBs)在因果系统中序贯干预设计中的应用,目标是通过最小化与事后最优干预序列相关的累积遗憾度量来优化奖励函数。本文从三个方向推进了因果Bandit的研究进展:第一,假设结构因果模型(SCMs)未知且任意取自Lipschitz连续函数的一般类$\mathcal{F}$,而现有研究通常聚焦于(广义)线性SCMs;第二,假设干预为具有任意粒度水平的广义软干预,导致无穷多种可能的干预方式,而现有文献通常采用原子硬干预;第三,我们提出遗憾的通用上界与下界,其中上界涵盖(并改进)特例已知结果,下界则通常前所未有。这些界由以下函数表征:(i)图参数、(ii)SCMs空间的eluder维数$\operatorname{dim}(\mathcal{F})$,以及(iii)函数空间的覆盖数${\rm cn}(\mathcal{F})$。具体而言,在时间范围$T$内的累积可达到遗憾为$\mathcal{O}(K d^{L-1}\sqrt{T\operatorname{dim}(\mathcal{F}) \log({\rm cn}(\mathcal{F}))})$,其中$K$与Lipschitz常数相关,$d$为图的最大入度,$L$为最长因果路径长度。该上界进一步针对特殊SCMs类别(神经网络、多项式及线性模型)进行细化,并提供相应的下界。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Reasoning on Knowledge Graphs with Debate Dynamics
Arxiv
14+阅读 · 2020年1月2日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员