Inferring causal direction from purely observational bivariate data is fragile: many methods commit to a direction even in ambiguous or near non-identifiable regimes. We propose Topological Residual Asymmetry (TRA), a geometry-based criterion for additive-noise models. TRA compares the shapes of two cross-fitted regressor-residual clouds after rank-based copula standardization: in the correct direction, residuals are approximately independent, producing a two-dimensional bulk, while in the reverse direction -- especially under low noise -- the cloud concentrates near a one-dimensional tube. We quantify this bulk-tube contrast using a 0D persistent-homology functional, computed efficiently from Euclidean MST edge-length profiles. We prove consistency in a triangular-array small-noise regime, extend the method to fixed noise via a binned variant (TRA-s), and introduce TRA-C, a confounding-aware abstention rule calibrated by a Gaussian-copula plug-in bootstrap. Extensive experiments across many challenging synthetic and real-data scenarios demonstrate the method's superiority.


翻译:从纯观测性二元数据推断因果方向具有脆弱性:许多方法即使在模糊或接近不可识别的机制下也会强行确定方向。我们提出拓扑残差不对称性(TRA),这是一种基于几何结构的加性噪声模型判据。TRA在基于秩的联结函数标准化后,比较两个交叉拟合的回归器-残差云形状:在正确方向上,残差近似独立,形成二维主体结构;而在反向方向上——尤其在低噪声条件下——残差云会聚集在近似一维管状结构附近。我们使用零维持续同调泛函量化这种主体-管状对比度,该泛函可通过欧几里得最小生成树边长度分布高效计算。我们证明了该方法在三角阵列小噪声机制下的相合性,通过分箱变体(TRA-s)将方法扩展至固定噪声场景,并引入TRA-C——一种基于高斯联结函数插件自助法校准的混杂感知弃权规则。大量涵盖具有挑战性的合成与真实数据场景的实验证明了该方法的优越性。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
复杂处理下的因果推断:综述
专知会员服务
34+阅读 · 2024年7月22日
【匹兹堡大学博士论文】数据限制下的因果推理,147页pdf
【MIT博士论文】非参数因果推理的算法方法,424页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2022年9月20日
因果推断在医药图像的应用:数据缺失和数据不匹配
专知会员服务
58+阅读 · 2022年4月2日
因果推断,Causal Inference:The Mixtape
专知会员服务
110+阅读 · 2021年8月27日
「因果推理」概述论文,13页pdf
专知
16+阅读 · 2021年3月20日
基于深度元学习的因果推断新方法
图与推荐
12+阅读 · 2020年7月21日
一文读懂线性回归、岭回归和Lasso回归
CSDN
34+阅读 · 2019年10月13日
用深度学习揭示数据的因果关系
专知
28+阅读 · 2019年5月18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
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
1+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
26+阅读 · 2011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 · 2月18日
Arxiv
0+阅读 · 2月1日
Arxiv
0+阅读 · 1月18日
VIP会员
相关VIP内容
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
复杂处理下的因果推断:综述
专知会员服务
34+阅读 · 2024年7月22日
【匹兹堡大学博士论文】数据限制下的因果推理,147页pdf
【MIT博士论文】非参数因果推理的算法方法,424页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2022年9月20日
因果推断在医药图像的应用:数据缺失和数据不匹配
专知会员服务
58+阅读 · 2022年4月2日
因果推断,Causal Inference:The Mixtape
专知会员服务
110+阅读 · 2021年8月27日
相关基金
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
1+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
26+阅读 · 2011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