Causal discovery aims to recover a causal graph from data generated by it; constraint based methods do so by searching for a d-separating conditioning set of nodes in the graph via an oracle. In this paper, we provide analytic evidence that on large graphs, d-separation is a rare phenomenon, even when guaranteed to exist, unless the graph is extremely sparse. We then provide an analytic average case analysis of the PC Algorithm for causal discovery, as well as a variant of the SGS Algorithm we call UniformSGS. We consider a set $V=\{v_1,\ldots,v_n\}$ of nodes, and generate a random DAG $G=(V,E)$ where $(v_a, v_b) \in E$ with i.i.d. probability $p_1$ if $a<b$ and $0$ if $a > b$. We provide upper bounds on the probability that a subset of $V-\{x,y\}$ d-separates $x$ and $y$, conditional on $x$ and $y$ being d-separable; our upper bounds decay exponentially fast to $0$ as $|V| \rightarrow \infty$. For the PC Algorithm, while it is known that its worst-case guarantees fail on non-sparse graphs, we show that the same is true for the average case, and that the sparsity requirement is quite demanding: for good performance, the density must go to $0$ as $|V| \rightarrow \infty$ even in the average case. For UniformSGS, while it is known that the running time is exponential for existing edges, we show that in the average case, that is the expected running time for most non-existing edges as well.


翻译:因果发现旨在从数据中恢复生成数据的因果图;基于约束的方法通过搜索图中节点的d分离调节集(通过一个神谕)来实现。在本文中,我们提供了分析证据表明,在大图上,d分离是一种罕见现象——即使保证其存在也是如此——除非图极其稀疏。随后,我们对因果发现的PC算法以及我们称为UniformSGS的SGS算法变体进行了平均情况分析。我们考虑一个节点集$V=\{v_1,\ldots,v_n\}$,并生成一个随机有向无环图$G=(V,E)$,其中当$a<b$时$(v_a, v_b) \in E$的概率为独立同分布$p_1$,当$a > b$时概率为$0$。我们给出了在$x$和$y$可d分离的条件下,$V-\{x,y\}$的子集d分离$x$和$y$的概率的上界;这些上界随着$|V| \rightarrow \infty$以指数速度衰减至$0$。对于PC算法,尽管已知其最坏情况保证在非稀疏图上失效,但我们证明平均情况亦然,且稀疏性要求相当严苛:为获得良好性能,即使在平均情况下密度也必须随着$|V| \rightarrow \infty$趋于$0$。对于UniformSGS,尽管已知其对于现有边的运行时间是指数级的,但我们表明在平均情况下,对于大多数不存在的边,预期运行时间同样是指数级的。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月2日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月27日
VIP会员
最新内容
【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
9+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
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
9+阅读 · 6月5日
相关VIP内容
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关基金
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
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2012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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员