Machine learning approaches commonly rely on the assumption of independent and identically distributed (i.i.d.) data. In reality, however, this assumption is almost always violated due to distribution shifts between environments. Although valuable learning signals can be provided by heterogeneous data from changing distributions, it is also known that learning under arbitrary (adversarial) changes is impossible. Causality provides a useful framework for modeling distribution shifts, since causal models encode both observational and interventional distributions. In this work, we explore the sparse mechanism shift hypothesis, which posits that distribution shifts occur due to a small number of changing causal conditionals. Motivated by this idea, we apply it to learning causal structure from heterogeneous environments, where i.i.d. data only allows for learning an equivalence class of graphs without restrictive assumptions. We propose the Mechanism Shift Score (MSS), a score-based approach amenable to various empirical estimators, which provably identifies the entire causal structure with high probability if the sparse mechanism shift hypothesis holds. Empirically, we verify behavior predicted by the theory and compare multiple estimators and score functions to identify the best approaches in practice. Compared to other methods, we show how MSS bridges a gap by both being nonparametric as well as explicitly leveraging sparse changes.


翻译:机床学习方法通常依赖于独立和完全分布的数据(i.d.)的假设。但在现实中,这种假设几乎总是由于环境之间的分布变化而几乎总是被违反。虽然来自变化分布的不同数据可以提供宝贵的学习信号,但人们也知道,在任意(对抗性)变化下学习是不可能的。由于因果模型对观察和干预分布进行编码,因此为分配变化建模提供了有用的框架。在这项工作中,我们探索了稀疏的机制转变假设,这种假设假设假设假设假设假设由于少数因因果条件的变化而发生分配变化。受这一想法的驱动,我们将其用于从不同环境中学习因果结构,因为i.d.数据只能用于学习等同的图表类别,而无需限制性的假设。我们提议采用机制转移计分法,即对各种经验估计者来说都适用分数法,这种分法可以准确地确定整个因果结构,如果机制变化微弱的假设存在的话,则具有很高的概率。我们用这个假设来核查理论所预测的行为,并比较多重估计和得分函数,以便明确确定最佳的做法。我们通过不甚深的杠杆地利用其他方法来显示最佳办法。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Novel Class Discovery without Forgetting
Arxiv
1+阅读 · 2022年7月21日
Contrastive Learning with Complex Heterogeneity
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2019年1月26日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员