The inference of causal structures from observed data plays a key role in unveiling the underlying dynamics of the system. This paper exposes a novel method, named Multiscale-Causal Structure Learning (MS-CASTLE), to estimate the structure of linear causal relationships occurring at different time scales. Differently from existing approaches, MS-CASTLE takes explicitly into account instantaneous and lagged inter-relations between multiple time series, represented at different scales, hinging on stationary wavelet transform and non-convex optimization. MS-CASTLE incorporates, as a special case, a single-scale version named SS-CASTLE, which compares favorably in terms of computational efficiency, performance and robustness with respect to the state of the art onto synthetic data. We used MS-CASTLE to study the multiscale causal structure of the risk of 15 global equity markets, during covid-19 pandemic, illustrating how MS-CASTLE can extract meaningful information thanks to its multiscale analysis, outperforming SS-CASTLE. We found that the most persistent and strongest interactions occur at mid-term time resolutions. Moreover, we identified the stock markets that drive the risk during the considered period: Brazil, Canada and Italy. The proposed approach can be exploited by financial investors who, depending to their investment horizon, can manage the risk within equity portfolios from a causal perspective.


翻译:从观测到的数据得出的因果关系结构的推论在揭开系统基本动态方面发挥着关键作用。本文件揭示了一种新颖的方法,名为多比例结构学习(MS-CASTLE),用以估计在不同时间尺度上出现的线性因果关系结构。与现有方法不同,MS-CASTLE明确考虑到在不同规模上代表的多个时间序列之间瞬间和滞后的相互关系,在固定波盘变换和非电流优化上牵引。MS-CASTLE作为特例纳入了一个名为SS-CASTLE的单一规模版本,在计算效率、性能和稳健性方面优异于在合成数据上出现的线性因果关系结构。此外,我们使用MS-CASTLEE研究15个全球证券市场风险的多重规模性因果关系结构,在 Covid-19 大流行病期间,说明MS-CASTLE如何通过多规模的分析获得有意义的信息,优于SS-CASTLE。我们发现,最持久和最强的相互作用发生在中期分辨率分辨率分辨率分辨率分辨率的分辨率分辨率决议中。此外,我们用MS-Caleving the resial ex ex ex ex exportal ex beal be the the exin the livesial be the lispal be the lispal brol was the exial be the the exial be the the exial be the exialbalbal be be the the the exial be the exialbal brol was the the the exial be.

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