論文の概要: Graph Dirichlet Energy for Fitting-Free Bivariate Causal Inference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.21892v1
- Date: Thu, 15 Oct 2026 13:51:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-17 06:09:33.095806
- Title: Graph Dirichlet Energy for Fitting-Free Bivariate Causal Inference
- Title(参考訳): 自由二変量因数推論のためのグラフディリクレエネルギー
- Abstract要約: 本稿では,原因と効果を区別するためのグラフディリクレエネルギー因数推論(GDECI)基準を提案する。
GDECI と QCCD, GRCI, CAM, IGCI (2変種), RESIT, LOCI, QPE-k, RECI (2変種) を比較した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose the Graph Dirichlet Energy Causal Inference (GDECI) criterion for distinguishing cause from effect in bivariate settings. For a candidate direction $X\to Y$, we construct a kernel similarity graph from $X$ and treat $Y$ as a graph signal. The score is the Dirichlet energy of this signal, induced by the unnormalized graph Laplacian. The reverse score swaps the variables, and the lower-energy direction is inferred as causal. The method requires neither regression fitting nor independence testing. After the empirical probability integral transform, its decisions are invariant under strictly monotone transformations of either variable, and the graph operations reduce to convolutions, allowing exact evaluation in $O(n\log n)$ time and $O(n)$ memory. At the population level, GDECI compares degree-weighted Bayes squared prediction errors plus a non-negative smoothness term of the regression function. As the bandwidth tends to zero, the weights become uniform and the smoothness term vanishes, reducing the criterion to a RECI-type comparison of expected conditional variances in copula space. Empirically, we compare GDECI with QCCD, GRCI, CAM, IGCI (two variants), RESIT, LOCI, QPE-k, and RECI (two variants), in accuracy on 1899 cause--effect pairs and in inference speed. GDECI ranked fifth of eleven methods in macro-averaged accuracy on 12 synthetic suites ($0.776$). On the real-world Tuebingen pairs, it ranked third in unweighted accuracy ($0.684$) and fifth in weighted accuracy ($0.678$). It was also the fastest of the compared methods up to $n\approx10^{4}$. The accompanying code repository: https://github.com/povidanius/gdeci.
- Abstract(参考訳): 本稿では,二変量環境における原因を識別するためのグラフディリクレエネルギー因数推論(GDECI)基準を提案する。
候補方向 $X\to Y$ に対して、X$ からカーネル類似性グラフを構築し、グラフ信号として $Y$ を扱います。
スコアはこの信号のディリクレエネルギーであり、非正規化グラフラプラシアンによって誘導される。
逆スコアは変数をスワップし、低エネルギー方向を因果として推定する。
この方法は回帰フィッティングも独立テストも必要としない。
経験的確率積分変換の後、その決定は変数の厳密な単調変換の下で不変であり、グラフ演算は畳み込みに還元され、$O(n\log n)$ time と $O(n)$ memory の正確な評価が可能となる。
人口レベルでは、GDECIは次数重み付きベイズ2乗予測誤差と回帰関数の非負の滑らかさ項を比較する。
帯域幅がゼロになるにつれて、重みは均一になり、滑らかな項は消滅し、コプラ空間における期待条件分散のRECI型比較に対する基準が減少する。
実験では, GDECI と QCCD, GRCI, CAM, IGCI (2変種), RESIT, LOCI, QPE-k, RECI (2変種) を比較した。
GDECIは12の合成スイート(0.776$)でマクロ平均精度で11の手法の5位にランクインした。
現実世界のTuebingenペアでは、非重み付き精度(0.684$)で3位、重み付き精度(0.678$)で5位だった。
また、比較対象のメソッドの中では、$n\approx10^{4}$までの最速であった。
付随するコードリポジトリは、https://github.com/povidanius/gdeciである。
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