論文の概要: EML-CD: Causal Mechanism Recovery via EML Symbolic Trees in Structure Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05942v1
- Date: Thu, 04 Jun 2026 09:45:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.699166
- Title: EML-CD: Causal Mechanism Recovery via EML Symbolic Trees in Structure Learning
- Title(参考訳): EML-CD:構造学習におけるEMLシンボリックツリーによる因果メカニズムの回復
- Authors: Sota Asanuma,
- Abstract要約: 本稿では,演算子(単一バイナリ演算子から関数を構成することができる)を因果構造学習に統合するフレームワークを提案する。
-CDは、各エッジ機構をゲート二分木として表現し、クローズドフォーム因果方程式を自動的に発見する。
解析的ヤコビアンは出力方程式から直接計算することができ、因果効果の定量的理解を可能にする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neural network (NN)-based nonlinear causal discovery methods recover DAG structure but leave each causal mechanism as a black box. Waxman et al. argued that extracting causal mechanisms from NN weights is ill-posed. We propose EML-CD, a framework that integrates the EML operator (capable of composing elementary functions from a single binary operator) into causal structure learning, with interpretable mechanism recovery as the primary objective. EML-CD represents each edge mechanism as a gated EML binary tree and automatically discovers closed-form causal equations. Analytical Jacobians can be directly computed from the output equations, enabling quantitative understanding of causal effects. On real data (Sachs protein signaling, d=11), EML-CD achieves SHD=11.2 +/- 0.4 (5-seed mean; baselines are single deterministic runs), on par with PC/GES within seed variance and below CAM, while attaching closed-form equations to each detected edge (precision 0.756, recall 0.365). In a controlled bivariate test with known mechanisms, EML-CD recovers 10 of 11 elementary function families faithfully (held-out shape correlation >= 0.96; only high-frequency sine is partial). On a symbolic synthetic benchmark, EML-CD attains a substantially lower and more stable held-out mechanism f-MSE than a fixed SINDy dictionary (mean 3.67 vs. 7644, the latter inflated by catastrophic extrapolation on one seed), although its structure recovery (SHD 14.0) only matches the dictionary and stays below specialized optimizers; on the Causal Chambers light-tunnel subset, a depth-2 model improves F1 over linear OLS-BIC (0.444 vs. 0.273).
- Abstract(参考訳): ニューラルネットワーク(NN)に基づく非線形因果発見手法はDAG構造を回復するが、各因果機構をブラックボックスとして残す。
Waxmanらは、NN重みから因果的なメカニズムを抽出するのは不適切であると主張した。
EML演算子(単一バイナリ演算子から基本関数を構成することができる)を因果構造学習に統合するフレームワークであるEML-CDを提案する。
EML-CDは、各エッジ機構をゲートEMLバイナリツリーとして表現し、クローズドフォーム因果方程式を自動的に発見する。
解析的ヤコビアンは出力方程式から直接計算することができ、因果効果の定量的理解を可能にする。
実データ(Sachs protein signaling, d=11)では、EML-CD は SHD=11.2 +/- 0.4 (5-seed mean; baselines is single deterministic run; on top with PC/GES within seed variance and under CAM, while adding closed-form equations to each detected edge (precision 0.756, recall 0.365)。
既知の機構を持つ制御された二変量試験において、EML-CDは11個の基本機能ファミリーのうち10個を忠実に回収する(保留形相関>=0.96;高周波正弦のみが部分的である)。
シンボリックシンセサイザーのベンチマークでは、EML-CDは固定されたSINDy辞書(平均3.67対7644)よりもかなり低く安定な保持機構f-MSE(平均3.67対7644)を達成しているが、その構造回復(SHD 14.0)は辞書と一致し、特別なオプティマイザの下に留まる。
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