Learning the causal structure that underlies data is a crucial step towards robust real-world decision making. The majority of existing work in causal inference focuses on determining a single directed acyclic graph (DAG) or a Markov equivalence class thereof. However, a crucial aspect to acting intelligently upon the knowledge about causal structure which has been inferred from finite data demands reasoning about its uncertainty. For instance, planning interventions to find out more about the causal mechanisms that govern our data requires quantifying epistemic uncertainty over DAGs. While Bayesian causal inference allows to do so, the posterior over DAGs becomes intractable even for a small number of variables. Aiming to overcome this issue, we propose a form of variational inference over the graphs of Structural Causal Models (SCMs). To this end, we introduce a parametric variational family modelled by an autoregressive distribution over the space of discrete DAGs. Its number of parameters does not grow exponentially with the number of variables and can be tractably learned by maximising an Evidence Lower Bound (ELBO). In our experiments, we demonstrate that the proposed variational posterior is able to provide a good approximation of the true posterior.


翻译:了解数据所依据的因果结构是朝着稳健真实世界决策迈出的关键一步。在因果推断中,大多数现有工作都侧重于确定单一定向单向单向环形图(DAG)或其中的Markov等值类别。然而,根据从有限数据中推断出来的因果结构知识,明智地采取行动的一个关键方面要求对其不确定性进行推理。例如,规划干预以更多地了解我们数据所支配的因果机制,需要量化DAG的内分泌不确定性。虽然Bayesian因果推断允许这样做,但即使对少量变量而言,DAG的后端器也变得难以操作。为了克服这一问题,我们提议了对结构性Causal模型(SCM)图的变异推法形式。为此,我们引入了一种以离散的DAG空间上自动递增分布为模型模型模型模型模型的参数差异式组合。其参数数不会随着变量数的增加而成指数化,而且可以通过将证据降为更低 Bound(ELBO)来快速地学习。在我们的实验中,我们展示的是,我们所拟议的海图象能够提供一个真实的模型。

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