We study the computational complexity of counterfactual reasoning in relation to the complexity of associational and interventional reasoning on structural causal models (SCMs). We show that counterfactual reasoning is no harder than associational or interventional reasoning on fully specified SCMs in the context of two computational frameworks. The first framework is based on the notion of treewidth and includes the classical variable elimination and jointree algorithms. The second framework is based on the more recent and refined notion of causal treewidth which is directed towards models with functional dependencies such as SCMs. Our results are constructive and based on bounding the (causal) treewidth of twin networks -- used in standard counterfactual reasoning that contemplates two worlds, real and imaginary -- to the (causal) treewidth of the underlying SCM structure. In particular, we show that the latter (causal) treewidth is no more than twice the former plus one. Hence, if associational or interventional reasoning is tractable on a fully specified SCM then counterfactual reasoning is tractable too. We extend our results to general counterfactual reasoning that requires contemplating more than two worlds and discuss applications of our results to counterfactual reasoning with a partially specified SCM that is coupled with data. We finally present empirical results that measure the gap between the complexities of counterfactual reasoning and associational/interventional reasoning on random SCMs.


翻译:我们研究了与结构因果模型(SCM)关联性和干预性推理的复杂性相关的反事实推理的计算复杂性。我们表明,在两个计算框架中,反事实推理并不比在两个计算框架中对完全指定的 SCCM 框架进行关联性或干预性推理的关联性或干预性推理更为复杂。第一个框架以树枝概念为基础,包括传统的变数消除和合并算法。第二个框架基于更近和完善的因果关系概念,该概念针对功能依赖性模型,如SCM。我们的结果具有建设性,并且基于将双对双网络(因果)树际系系系系(在设想两个世界 -- -- 真实和想象性 -- 的标准反事实推理中使用的(因或干预性推理)与SCM结构基础结构(因果)树际系(因果系)概念。我们特别表明,后(因果)树际系树际系不大于前者加一的两倍。因此,如果关联性或干预性推理推理可以完全指定的SCM,那么反事实性推理推理也是可以推理的。我们把结果扩展为反事实性推理的推理的推理推理结果,我们最终需要思考的推理,而考虑更多的推理推理,而不是推理推理推理推理。我们将目前的推理推理推理推理的推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理,而不是推理推理推理推理的推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理,比推理推理推理推理推理推理推理推理推理推理,

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