Data-driven astrophysics currently relies on the detection and characterisation of correlations between objects' properties, which are then used to test physical theories that make predictions for them. This process fails to utilise information in the data that forms a crucial part of the theories' predictions, namely which variables are directly correlated (as opposed to accidentally correlated through others), the directions of these determinations, and the presence or absence of confounders that correlate variables in the dataset but are themselves absent from it. We propose to recover this information through causal discovery, a well-developed methodology for inferring the causal structure of datasets that is however almost entirely unknown to astrophysics. We develop a causal discovery algorithm suitable for large astrophysical datasets and illustrate it on $\sim$4.5$\times10^5$ nearby galaxies from the Nasa Sloan Atlas, demonstrating its ability to distinguish physical mechanisms that are degenerate on the basis of correlations alone.


翻译:当前数据驱动的天体物理学主要依赖于探测和表征天体属性之间的相关性,这些相关性随后被用于检验对其做出预测的物理理论。然而,这一过程未能充分利用数据中构成理论预测关键部分的信息,即哪些变量是直接相关的(而非通过其他变量偶然相关)、这些决定关系的方向,以及是否存在混杂因子——这些因子会使数据集中的变量产生关联但其本身却未被包含在数据集中。我们提出通过因果发现来恢复这些信息,这是一种用于推断数据集因果结构的成熟方法,但在天体物理学领域几乎完全不为人知。我们开发了一种适用于大型天体物理数据集的因果发现算法,并以美国宇航局斯隆数字巡天星表中的约4.5×10^5个邻近星系为例进行演示,证明该算法能够区分仅基于相关性分析时存在简并性的物理机制。

0
下载
关闭预览

相关内容

物理学(Physics)是一门形式科学,主要研究的是时空中的物质及其运动的模型,包括能量和作用力等所有相关概念。更广义地说,物理学探索分析大自然所发生的现象,目的是要了解其规则。 话题图片由 张明明 知友制作。
基于因果推断的推荐系统去偏研究
专知会员服务
21+阅读 · 2024年11月10日
【广东工业大学蔡瑞初教授】因果关系发现进展及其应用
专知会员服务
66+阅读 · 2021年1月6日
「因果推理」概述论文,13页pdf
专知
16+阅读 · 2021年3月20日
论文浅尝 | 时序与因果关系联合推理
开放知识图谱
36+阅读 · 2019年6月23日
因果推理学习算法资源大列表
专知
27+阅读 · 2019年3月3日
相关性≠因果:概率图模型和do-calculus
论智
31+阅读 · 2018年10月29日
关系推理:基于表示学习和语义要素
计算机研究与发展
19+阅读 · 2017年8月22日
国家自然科学基金
1+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
0+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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 3月26日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
2+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
9+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关基金
国家自然科学基金
1+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
0+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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员