Consider a setting where there are $N$ heterogeneous units and $p$ interventions. Our goal is to learn unit-specific potential outcomes for any combination of these $p$ interventions, i.e., $N \times 2^p$ causal parameters. Choosing a combination of interventions is a problem that naturally arises in a variety of applications such as factorial design experiments, recommendation engines, combination therapies in medicine, conjoint analysis, etc. Running $N \times 2^p$ experiments to estimate the various parameters is likely expensive and/or infeasible as $N$ and $p$ grow. Further, with observational data there is likely confounding, i.e., whether or not a unit is seen under a combination is correlated with its potential outcome under that combination. To address these challenges, we propose a novel latent factor model that imposes structure across units (i.e., the matrix of potential outcomes is approximately rank $r$), and combinations of interventions (i.e., the coefficients in the Fourier expansion of the potential outcomes is approximately $s$ sparse). We establish identification for all $N \times 2^p$ parameters despite unobserved confounding. We propose an estimation procedure, Synthetic Combinations, and establish it is finite-sample consistent and asymptotically normal under precise conditions on the observation pattern. Our results imply consistent estimation given $\text{poly}(r) \times \left( N + s^2p\right)$ observations, while previous methods have sample complexity scaling as $\min(N \times s^2p, \ \ \text{poly(r)} \times (N + 2^p))$. We use Synthetic Combinations to propose a data-efficient experimental design. Empirically, Synthetic Combinations outperforms competing approaches on a real-world dataset on movie recommendations. Lastly, we extend our analysis to do causal inference where the intervention is a permutation over $p$ items (e.g., rankings).


翻译:考虑存在$N$个异质性单元和$p$种干预的情境。我们的目标是学习任意$p$种干预组合下单元特定的潜在结果,即$N \times 2^p$个因果参数。选择干预组合的问题自然出现在多种应用场景中,例如析因设计实验、推荐引擎、医学联合疗法、联合分析等。随着$N$和$p$增大,开展$N \times 2^p$次实验来估计各类参数可能昂贵且/或不可行。此外,观测数据可能存在混杂效应,即单元在特定组合下被观测到与否与其在该组合下的潜在结果存在相关性。为应对这些挑战,我们提出了一种新颖的潜在因子模型,该模型对单元间的结构(即潜在结果矩阵近似秩$r$)和干预组合的结构(即潜在结果傅里叶展开系数近似$s$稀疏)施加约束。我们在存在未观测混杂的情况下建立了所有$N \times 2^p$个参数的可识别性。我们提出了估计方法——合成组合,并证明在精确的观测模式条件下,该方法具有有限样本一致性和渐近正态性。我们的结果表明,在$\text{poly}(r) \times \left( N + s^2p\right)$个观测值下可实现一致估计,而此前方法的样本复杂度为$\min(N \times s^2p, \ \ \text{poly(r)} \times (N + 2^p))$。我们利用合成组合提出了一种数据高效的实验设计。在电影推荐的真实世界数据集上,合成组合的实证表现优于竞争方法。最后,我们将分析扩展至干预为$p$个项目排列(如排序)时的因果推断场景。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
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
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
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
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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月24日
Arxiv
70+阅读 · 2022年6月30日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
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
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
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
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
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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员