Observational studies in fields such as epidemiology often rely on covariate adjustment to estimate causal effects. Classical graphical criteria, like the back-door criterion and the generalized adjustment criterion, are powerful tools for identifying valid adjustment sets in directed acyclic graphs (DAGs). However, these criteria are not directly applicable to summary causal graphs (SCGs), which are abstractions of DAGs commonly used in dynamic systems. In SCGs, each node typically represents an entire time series and may involve cycles, making classical criteria inapplicable for identifying causal effects. Recent work established complete conditions for determining whether the micro causal effect of a treatment or an exposure $X_{t-γ}$ on an outcome $Y_t$ is identifiable via covariate adjustment in SCGs, under the assumption of no hidden confounding. However, these identifiability conditions have two main limitations. First, they are complex, relying on cumbersome definitions and requiring the enumeration of multiple paths in the SCG, which can be computationally expensive. Second, when these conditions are satisfied, they only provide two valid adjustment sets, limiting flexibility in practical applications. In this paper, we propose an equivalent but simpler formulation of those identifiability conditions and introduce a new criterion that identifies a broader class of valid adjustment sets in SCGs. Additionally, we characterize the quasi-optimal adjustment set among these, i.e., the one that minimizes the asymptotic variance of the causal effect estimator. Our contributions offer both theoretical advancement and practical tools for more flexible and efficient causal inference in abstracted causal graphs.


翻译:在流行病学等领域的观察性研究中,通常依赖协变量调整来估计因果效应。经典图准则,如后门准则和广义调整准则,是在有向无环图中识别有效调整集的有力工具。然而,这些准则不能直接应用于摘要因果图,后者是动态系统中常用的有向无环图的抽象表示。在摘要因果图中,每个节点通常代表整个时间序列,并且可能包含循环,这使得经典准则无法用于识别因果效应。最近的研究在无隐藏混杂的假设下,建立了完整的条件,用于确定在摘要因果图中,处理或暴露变量$X_{t-γ}$对结果变量$Y_t$的微观因果效应是否可通过协变量调整进行识别。然而,这些可识别性条件存在两个主要局限性。首先,它们较为复杂,依赖于繁琐的定义,并且需要枚举摘要因果图中的多条路径,这在计算上可能代价高昂。其次,当这些条件满足时,它们仅提供两个有效的调整集,限制了实际应用的灵活性。在本文中,我们提出了这些可识别性条件的一个等价但更简洁的表述,并引入了一个新的准则,该准则能够识别摘要因果图中更广泛类别的有效调整集。此外,我们刻画了其中的准最优调整集,即能够最小化因果效应估计量渐近方差的调整集。我们的贡献为抽象因果图中更灵活、更高效的因果推断提供了理论进展和实用工具。

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