Estimation of heterogeneous causal effects - i.e., how effects of policies and treatments vary across subjects - is a fundamental task in causal inference, playing a crucial role in optimal treatment allocation, generalizability, subgroup effects, and more. Many flexible methods for estimating conditional average treatment effects (CATEs) have been proposed in recent years, but questions surrounding optimality have remained largely unanswered. In particular, a minimax theory of optimality has yet to be developed, with the minimax rate of convergence and construction of rate-optimal estimators remaining open problems. In this paper we derive the minimax rate for CATE estimation, in a nonparametric model where distributional components are Holder-smooth, and present a new local polynomial estimator, giving high-level conditions under which it is minimax optimal. More specifically, our minimax lower bound is derived via a localized version of the method of fuzzy hypotheses, combining lower bound constructions for nonparametric regression and functional estimation. Our proposed estimator can be viewed as a local polynomial R-Learner, based on a localized modification of higher-order influence function methods; it is shown to be minimax optimal under a condition on how accurately the covariate distribution is estimated. The minimax rate we find exhibits several interesting features, including a non-standard elbow phenomenon and an unusual interpolation between nonparametric regression and functional estimation rates. The latter quantifies how the CATE, as an estimand, can be viewed as a regression/functional hybrid. We conclude with some discussion of a few remaining open problems.


翻译:异质性因果效应估计——即政策与治疗效果在不同个体间的差异——是因果推断中的基本任务,在最优处理分配、泛化性、亚组效应等方面发挥关键作用。近年来虽有多种灵活方法被提出用于估计条件平均处理效应(CATE),但关于最优性的问题仍悬而未决。特别是,极小极大最优性理论尚未建立,收敛的极小极大速率及速率最优估计量的构造仍是开放性问题。本文在分布成分满足赫尔德光滑性的非参数模型中推导了CATE估计的极小极大速率,并提出一种新的局部多项式估计量,给出其达到极小极大最优的高层条件。具体而言,我们的极小极大下界通过模糊假设方法的局部化版本推导,结合了非参数回归与函数估计的下界构造。所提估计量可视为基于高阶影响函数方法局部化改进的局部多项式R-学习器,在协变量分布估计精度满足特定条件时被证明是极小极大最优的。我们发现的极小极大速率展现出若干有趣特征,包括非标准手肘现象以及非参数回归与函数估计速率之间的异常插值,后者量化了CATE作为估计对象可被视为回归/函数混合体的特性。最后,我们讨论了一些尚待解决的开放问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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 · 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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
14+阅读 · 2022年10月15日
Arxiv
45+阅读 · 2022年9月19日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
最新内容
乌军利用美国“黄蜂”无人机摧毁俄军后勤
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:53
《支持作战级人机协同智能的交互式OODA流程》
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:46
【伯克利博士论文】基于动作分块策略的强化学习
Transformer增强强化学习:通信网络基础与应用综述
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
5+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
9+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
10+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
相关VIP内容
不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
相关基金
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 · 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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员