Information geometry has offered a way to formally study the efficacy of scientific models by quantifying the impact of model parameters on the predicted effects. However, there has been little formal investigation of causation in this framework, despite causal models being a fundamental part of science and explanation. Here we introduce causal geometry, which formalizes not only how outcomes are impacted by parameters, but also how the parameters of a model can be intervened upon. Therefore we introduce a geometric version of "effective information" -- a known measure of the informativeness of a causal relationship. We show that it is given by the matching between the space of effects and the space of interventions, in the form of their geometric congruence. Therefore, given a fixed intervention capability, an effective causal model is one that matches those interventions. This is a consequence of "causal emergence," wherein macroscopic causal relationships may carry more information than "fundamental" microscopic ones. We thus argue that a coarse-grained model may, paradoxically, be more informative than the microscopic one, especially when it better matches the scale of accessible interventions -- as we illustrate on toy examples.


翻译:信息几何通过量化模型参数对预测效果的影响,为正式研究科学模型的效力提供了一种途径。然而,尽管因果模型是科学和解释的一个基本部分,但这一框架中几乎没有正式调查因果关系。在这里,我们引入因果几何,不仅将结果如何受参数影响正式化,而且将模型参数如何干预正式化。因此,我们引入了“有效信息”的几何版本,这是已知的因果关系信息。我们以其几何相近的形式,通过将影响空间与干预空间相匹配,我们显示了这种差异。因此,由于具有固定的干预能力,有效的因果模型与这些干预措施相匹配。这是“因果出现”的结果,其中宏观因果关系可能带来比“基础”微观的更多的信息。因此,我们争辩说,一个粗微的模型可能比微观模型更具有信息性,特别是当它更符合可获取的干预规模时,我们用小的例子来说明。

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