We study experiment design for the unique identification of the causal graph of a system where the graph may contain cycles. The presence of cycles in the structure introduces major challenges for experiment design. Unlike the case of acyclic graphs, learning the skeleton of the causal graph from observational distribution may not be possible. Furthermore, intervening on a variable does not necessarily lead to orienting all the edges incident to it. In this paper, we propose an experiment design approach that can learn both cyclic and acyclic graphs and hence, unifies the task of experiment design for both types of graphs. We provide a lower bound on the number of experiments required to guarantee the unique identification of the causal graph in the worst case, showing that the proposed approach is order-optimal in terms of the number of experiments up to an additive logarithmic term. Moreover, we extend our result to the setting where the size of each experiment is bounded by a constant. For this case, we show that our approach is optimal in terms of the size of the largest experiment required for the unique identification of the causal graph in the worst case.


翻译:我们研究一个系统因果图的独特识别实验设计,该系统中的图形可能包含周期。结构中的周期存在给实验设计带来重大挑战。与环形图的情况不同,从观测分布中学习因果图的骨架可能是不可能的。此外,对变量的干预并不一定导致所有边缘事件都与该变量相关。在本文中,我们建议一种实验设计方法,既可以学习周期图,也可以学习周期图,从而统一两种类型的图形的实验设计任务。我们提供了更低的实验范围,以确保最坏情况下对因果图的独特识别,显示拟议方法在实验数量上达到添加的对数术语方面是顺序最优化的。此外,我们将我们的结果扩大到每个实验的大小与常数相连接的设置。对于这种情况,我们表明我们的方法在最坏情况下对因果图的独特识别所需的最大实验规模方面是最佳的。

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