論文の概要: Discovering Mixtures of Structural Causal Models from Time Series Data

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06312v3
• Date: Sun, 23 Jun 2024 05:15:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-26 04:48:52.716915
• Title: Discovering Mixtures of Structural Causal Models from Time Series Data
• Title（参考訳）: 時系列データから構造因果モデルの混合を発見する
• Authors: Sumanth Varambally, Yi-An Ma, Rose Yu,
• Abstract要約: 基礎となる因果モデルを推測するために, MCD と呼ばれる一般的な変分推論に基づくフレームワークを提案する。 このアプローチでは、データ可能性のエビデンス-ローバウンドを最大化するエンドツーエンドのトレーニングプロセスを採用しています。 本研究では,本手法が因果発見タスクにおける最先端のベンチマークを上回ることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.18511951330646
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Discovering causal relationships from time series data is significant in fields such as finance, climate science, and neuroscience. However, contemporary techniques rely on the simplifying assumption that data originates from the same causal model, while in practice, data is heterogeneous and can stem from different causal models. In this work, we relax this assumption and perform causal discovery from time series data originating from a mixture of causal models. We propose a general variational inference-based framework called MCD to infer the underlying causal models as well as the mixing probability of each sample. Our approach employs an end-to-end training process that maximizes an evidence-lower bound for the data likelihood. We present two variants: MCD-Linear for linear relationships and independent noise, and MCD-Nonlinear for nonlinear causal relationships and history-dependent noise. We demonstrate that our method surpasses state-of-the-art benchmarks in causal discovery tasks through extensive experimentation on synthetic and real-world datasets, particularly when the data emanates from diverse underlying causal graphs. Theoretically, we prove the identifiability of such a model under some mild assumptions.
• Abstract（参考訳）: 時系列データから因果関係を明らかにすることは、金融、気候科学、神経科学などの分野において重要である。 しかし、現代の技術は、データが同じ因果モデルに由来するという仮定を単純化することに依存しているが、実際には、データは異質であり、異なる因果モデルに由来する可能性がある。 本研究では,この仮定を緩和し,複数の因果モデルから得られた時系列データから因果発見を行う。 そこで本研究では,MCDと呼ばれる一般的な変分推論に基づくフレームワークを提案し,基礎となる因果モデルと各試料の混合確率を推定する。 このアプローチでは、データ可能性のエビデンス-ローバウンドを最大化するエンドツーエンドのトレーニングプロセスを採用しています。 線形関係と独立雑音に対する MCD-Linear と非線形因果関係と履歴依存雑音に対する MCD-Nonlinear の2つの変種を示す。 提案手法は, 多様な因果グラフからデータを抽出する場合に, 合成および実世界のデータセットを広範囲に実験することにより, 因果探索タスクの最先端ベンチマークを上回ることを示す。 理論的には、いくつかの軽微な仮定の下でそのようなモデルの識別可能性を証明する。

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