Studying causal effects of continuous treatments is important for gaining a deeper understanding of many interventions, policies, or medications, yet researchers are often left with observational studies for doing so. In the observational setting, confounding is a barrier to the estimation of causal effects. Weighting approaches seek to control for confounding by reweighting samples so that confounders are comparable across different treatment values. Yet, for continuous treatments, weighting methods are highly sensitive to model misspecification. In this paper we elucidate the key property that makes weights effective in estimating causal quantities involving continuous treatments. We show that to eliminate confounding, weights should make treatment and confounders independent on the weighted scale. We develop a measure that characterizes the degree to which a set of weights induces such independence. Further, we propose a new model-free method for weight estimation by optimizing our measure. We study the theoretical properties of our measure and our weights, and prove that our weights can explicitly mitigate treatment-confounder dependence. The empirical effectiveness of our approach is demonstrated in a suite of challenging numerical experiments, where we find that our weights are quite robust and work well under a broad range of settings.


翻译:连续处理的因果效应研究对于深入了解许多干预措施、政策或药物是很重要的,但研究人员通常只能使用观察研究来进行。在观察性研究中,混淆是估计因果效应的障碍。加权方法通过重新加权样本,使得不同处理值之间的混杂变量可以适应,从而控制混淆变量。然而,对于连续的处理,加权方法非常敏感于模型错误。本文阐述了使权重在连续处理的因果数量估计中有效的关键特性。我们表明为了消除混淆,权重应使处理和混杂变量在加权比例上独立。我们开发了一种衡量一组权重导致这种独立性的程度的度量方法。此外,我们提出了一种新的无模型方法来估计权重。我们研究了我们的度量方法和权重的理论属性,并证明我们的权重可以明确减轻处理-混杂变量之间的依赖性。我们在一系列具有挑战性的数值实验中证明了我们方法的实效性,在这些实验中,我们发现我们的权重非常稳健,在广泛的应用场景下都能很好地工作。

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