In causal discovery, non-Gaussianity has been used to characterize the complete configuration of a Linear Non-Gaussian Acyclic Model (LiNGAM), encompassing both the causal ordering of variables and their respective connection strengths. However, LiNGAM can only deal with the finite-dimensional case. To expand this concept, we extend the notion of variables to encompass vectors and even functions, leading to the Functional Linear Non-Gaussian Acyclic Model (Func-LiNGAM). Our motivation stems from the desire to identify causal relationships in brain-effective connectivity tasks involving, for example, fMRI and EEG datasets. We demonstrate why the original LiNGAM fails to handle these inherently infinite-dimensional datasets and explain the availability of functional data analysis from both empirical and theoretical perspectives. {We establish theoretical guarantees of the identifiability of the causal relationship among non-Gaussian random vectors and even random functions in infinite-dimensional Hilbert spaces.} To address the issue of sparsity in discrete time points within intrinsic infinite-dimensional functional data, we propose optimizing the coordinates of the vectors using functional principal component analysis. Experimental results on synthetic data verify the ability of the proposed framework to identify causal relationships among multivariate functions using the observed samples. For real data, we focus on analyzing the brain connectivity patterns derived from fMRI data.


翻译:在因果发现中,非高斯性已被用于刻画线性非高斯无环模型(LiNGAM)的完整配置,包括变量的因果顺序及其各自的连接强度。然而,LiNGAM仅能处理有限维情形。为拓展这一概念,我们将变量的定义范围扩展至向量乃至函数,从而提出函数线性非高斯无环模型(Func-LiNGAM)。我们的研究动机源于在脑有效连接任务(例如涉及fMRI和EEG数据集)中识别因果关系的需求。我们论证了原始LiNGAM为何无法处理这些本质上的无限维数据集,并从经验与理论两个角度阐释了函数型数据分析的可行性。{我们建立了在无限维希尔伯特空间中,非高斯随机向量乃至随机函数间因果关系可辨识性的理论保证。}为应对本质无限维函数型数据中离散时间点的稀疏性问题,我们提出利用函数型主成分分析法优化向量坐标。合成数据实验结果验证了所提出框架能够通过观测样本识别多元函数间的因果关系。在真实数据方面,我们重点分析了基于fMRI数据导出的脑连接模式。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
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
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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
25+阅读 · 2023年6月23日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:30
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:26
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:12
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
17+阅读 · 6月2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
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
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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员