因果贝叶斯网络、因果图、结构因果模型和边际结构模型:它们到底是什么意思?

机器算法验证 因果关系 因果图
2022-04-10 21:22:32

在《为什么》一书中,Judea Pearl 对因果图(或因果图)进行了全面概述,但对我来说,术语尚不清楚。在书中,他在介绍因果贝叶斯网络之前,先介绍了人工智能背景下的贝叶斯网络

问题1 :因果图因果贝叶斯网络有什么区别

此外,他定义了结构因果模型(SCM) 并证明了其处理反事实的必要性:

响应函数是使 SCM 能够处理反事实的关键要素。它隐含在鲁宾的潜在结果范式中,但它是 SCM 和贝叶斯网络(包括因果贝叶斯网络)之间的主要区别点。在概率贝叶斯网络中,指向 Y 的箭头表示 Y 的概率由 Y 的条件概率表控制,给定对其父变量的观察。因果贝叶斯网络也是如此,除了条件概率表指定了 Y 给定干预父变量的概率。这两个模型都指定了 Y 的概率,而不是 Y 的特定值。在结构因果模型中,没有条件概率表。箭头仅表示 Y 是其父项以及外生变量的函数UY

Y=fY(X,A,B,C,,UY)
(...) 要将非因果贝叶斯网络转变为因果模型——或者更准确地说,使其能够回答反事实查询——我们需要在每个节点上建立剂量反应关系。

虽然我理解需要使用剂量反应关系来进行反事实的模型,但我看不出上面由 Pearl 定义的SCM与在本书中由 Hernan 和 Hernan定义的因果结构模型之间的区别。罗宾斯。

问题2:这两种模式有根本区别吗?

1个回答

我将根据珍珠的另一本书(因果关系)给出我的答案

首先,一些术语:有 3 种类型的查询:观察的、干预的和反事实的。

  • 对于观察查询,您只需要一个联合分布
  • 对于介入查询,您还需要一个有向图(例如贝叶斯网络(BN),尤其是因果贝叶斯网络(CBN)。)正如您所引用的,CBN 需要能够看到变量如何相互影响(因此使用图表)。在高层次上,外卖应该很简单:你需要一个图表。CBN 是您以另一种方式解释概率的 BN。
  • 对于反事实查询,您还需要了解不同变量之间的定量关系。所以在这里你需要一个图表和一个描述这些函数关系的参数化。

因果图是有向无环图(DAG)

这提供了我们回答您的第一个问题所需的全部 内容问题 1 的答案: TL;DR:SCM = 因果图 + 每条边 的函数 因果图是描述哪些变量相互关联的图,而 SCM还提供了定量这些关系的描述,

PS:我在带有搜索功能的链接书中找不到“因果结构模型”。我基于谷歌搜索的猜测(这个词出现在珀尔合着的一篇论文中)它们是相同的