Causal effect estimation from observational data is a fundamental task in empirical sciences. It becomes particularly challenging when unobserved confounders are involved in a system. This paper focuses on front-door adjustment -- a classic technique which, using observed mediators allows to identify causal effects even in the presence of unobserved confounding. While the statistical properties of the front-door estimation are quite well understood, its algorithmic aspects remained unexplored for a long time. Recently, Jeong, Tian, and Barenboim [NeurIPS 2022] have presented the first polynomial-time algorithm for finding sets satisfying the front-door criterion in a given directed acyclic graph (DAG), with an $O(n^3(n+m))$ run time, where $n$ denotes the number of variables and $m$ the number of edges of the causal graph. In our work, we give the first linear-time, i.e., $O(n+m)$, algorithm for this task, which thus reaches the asymptotically optimal time complexity. This result implies an $O(n(n+m))$ delay enumeration algorithm of all front-door adjustment sets, again improving previous work by Jeong et al.\ by a factor of $n^3$. Moreover, we provide the first linear-time algorithm for finding a minimal front-door adjustment set. We offer implementations of our algorithms in multiple programming languages to facilitate practical usage and empirically validate their feasibility, even for large graphs.


翻译:从观测数据中估计因果效应是实证科学中的一项基础任务。当系统中存在未观测到的混杂因素时,这一问题变得尤为具有挑战性。本文聚焦于前门调整——一种经典技术,它通过利用观测到的中介变量,即使在存在未观测混杂的情况下也能识别因果效应。尽管前门估计的统计性质已被充分理解,但其算法方面长期以来仍未被探索。近期,Jeong、Tian和Barenboim [NeurIPS 2022] 提出了首个多项式时间算法,用于在给定有向无环图(DAG)中寻找满足前门准则的集合,该算法运行时间为$O(n^3(n+m))$,其中$n$表示因果图中的变量数量,$m$表示边数。在我们的工作中,我们为这一任务首次提出了线性时间(即$O(n+m)$)算法,从而达到了渐近最优的时间复杂度。这一结果意味着我们能够以$O(n(n+m))$的延迟枚举所有前门调整集合,相较Jeong等人的先前工作,再次将复杂度提升了$n^3$倍。此外,我们还提供了首个用于寻找最小前门调整集合的线性时间算法。我们提供了多种编程语言的算法实现,以促进其实用性,并通过经验验证了其在大规模图上的可行性。

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
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
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19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
【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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24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 · 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
1+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 · 2009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7月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月1日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月3日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
6+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
0+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
0+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
10+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
9+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
3+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
16+阅读 · 6月10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
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
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 · 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
1+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 · 2009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