Estimation of heterogeneous causal effects - i.e., how effects of policies and treatments vary across subjects - is a fundamental task in causal inference, playing a crucial role in optimal treatment allocation, generalizability, subgroup effects, and more. Many flexible methods for estimating conditional average treatment effects (CATEs) have been proposed in recent years, but questions surrounding optimality have remained largely unanswered. In particular, a minimax theory of optimality has yet to be developed, with the minimax rate of convergence and construction of rate-optimal estimators remaining open problems. In this paper we derive the minimax rate for CATE estimation, in a nonparametric model where distributional components are Holder-smooth, and present a new local polynomial estimator, giving high-level conditions under which it is minimax optimal. More specifically, our minimax lower bound is derived via a localized version of the method of fuzzy hypotheses, combining lower bound constructions for nonparametric regression and functional estimation. Our proposed estimator can be viewed as a local polynomial R-Learner, based on a localized modification of higher-order influence function methods; it is shown to be minimax optimal under a condition on how accurately the covariate distribution is estimated. The minimax rate we find exhibits several interesting features, including a non-standard elbow phenomenon and an unusual interpolation between nonparametric regression and functional estimation rates. The latter quantifies how the CATE, as an estimand, can be viewed as a regression/functional hybrid. We conclude with some discussion of a few remaining open problems.


翻译:各种因果效应的估算 — — 即,不同学科之间政策和处理的效果如何不同 — — 是因果推断的一个基本任务,在最佳处理分配、通用性、分组效应等方面发挥着关键作用。近年来提出了许多用于估算有条件平均处理效果的灵活方法(CATEs ), 但关于最佳性的问题基本上没有得到解答。 特别是,尚未发展一个最优化的小型理论, 最小的趋同率和最佳估计率的构建速度仍然未解决问题。 在本文中,我们得出CATE估算的迷你速率,在非对称模式中,分配成分为 Holder- smooose, 并提出了新的当地多级估计效果(CATEs), 给出了高水平的当地平均处理效果(CATEs), 在最优化情况下, 我们的微缩缩缩缩缩的界限是通过一个本地化的系统模型推导出, 将较低约束性估算值与非对等值回归和功能估算相结合。我们提议的估测测测算师可以把它看成一个更高的非偏差的缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩比率,, 在本地平平平平平调的计算法下, 的计算法下, 以显示一种直伸缩平平平平平极的计算法的计算法的计算法下, 一种直压的计算法是一种直成为一种直伸缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩缩的缩的计算法。

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