論文の概要: Concomitant DAG Learning: On the Roles of Noise Adaptivity, Sparsity, and Non-negativity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23537v1
- Date: Fri, 22 May 2026 12:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.333425
- Title: Concomitant DAG Learning: On the Roles of Noise Adaptivity, Sparsity, and Non-negativity
- Title(参考訳): 共用DAG学習:騒音適応性、疎性、非負性の役割について
- Abstract要約: 有向非巡回グラフ(DAG)は、複雑なシステムにおける因果関係の原理的推論を可能にする。
ほとんどの古典的な構造同定アプローチは、非循環を強制することの難しさと、潜在ノイズや異種ノイズから生じる識別可能性の難しさの2つの主要な障害に直面している。
本チュートリアルでは、DAG構造学習を連続的なスコアベース推定問題として再キャストすることで、最近の信号処理とこれらの問題に対処する進歩について概説する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 14.977112037008224
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Directed acyclic graphs (DAGs) constitute a central modeling tool to enable principled reasoning about cause-effect interactions in complex systems. However, since the causal structure underlying a group of variables is often unknown and interventions may be infeasible or ethically challenging to implement, there is a need to address the task of inferring DAGs from observational data. However, most classical structure identification approaches face two key obstacles: the combinatorial challenge of enforcing acyclicity, which severely limits scalability, and identifiability challenges arising from latent confounding or heterogeneous noise. This tutorial offers an overview of recent signal processing and optimization advances that address these issues by recasting DAG structure learning as a continuous, score-based estimation problem over adjacency matrices. We begin with a didactic introduction to structural equation models and the formulation of causal graph recovery, followed by a historical survey of score-based methods ranging from early combinatorial search schemes and greedy heuristics to modern continuous frameworks that leverage smooth characterizations of acyclicity. Building on this foundation, we describe concomitant DAG estimation methods that jointly infer sparse causal structure and exogenous noise levels, improving robustness under heteroscedasticity and distribution shifts by rendering the estimator noise adaptive. All in all, the tutorial introduces readers to challenges and opportunities for signal processing research at the crossroads of causal inference, high-dimensional statistics, and scalable graph learning, while outlining emerging directions including online, nonlinear, and neural causal discovery.
- Abstract(参考訳): 有向非巡回グラフ(DAG)は、複雑なシステムにおける因果関係の原理的推論を可能にする中心的モデリングツールである。
しかし、変数群を基盤とする因果構造はよく知られておらず、介入が実行不可能または倫理的に困難な場合があるため、観測データからDAGを推定する作業に対処する必要がある。
しかし、ほとんどの古典的な構造同定アプローチは、スケーラビリティを著しく制限する非循環の強制という組合せ的挑戦と、潜伏した不均一なノイズや不均一なノイズから生じる識別可能性の問題という2つの大きな障害に直面している。
本チュートリアルでは,DAG構造学習を隣接行列上での連続的スコアベース推定問題として再キャストすることで,これらの問題に対処する信号処理と最適化の最近の進歩について概説する。
まず、構造方程式モデルと因果グラフ回復の定式化を実践し、その後、初期の組合せ探索スキームや強欲なヒューリスティックスから、非循環のスムーズなキャラクタリゼーションを利用する現代の連続フレームワークまで、スコアベースの手法の歴史的調査を行った。
この基礎の上に、疎因果構造と外因性雑音レベルを共同で推定し、不整合性の下で頑健さを向上し、推定器雑音を適応させることにより分布シフトを改善する共役DAG推定法について述べる。
全体として、このチュートリアルは読者に、因果推論、高次元統計学、スケーラブルなグラフ学習のクロスロードにおける信号処理研究の課題と機会について紹介し、オンライン、非線形、神経因果発見を含む新たな方向性を概説している。
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