Causal discovery, the learning of causality in a data mining scenario, has been of strong scientific and theoretical interest as a starting point to identify "what causes what?" Contingent on assumptions and a proper learning algorithm, it is sometimes possible to identify and accurately estimate a causal directed acyclic graph (DAG), as opposed to a Markov equivalence class of graphs that gives ambiguity of causal directions. The focus of this paper is in highlighting the identifiability and estimation of DAGs with general error distributions through a general sequential sorting procedure that orders variables one at a time, starting at root nodes, followed by children of the root nodes, and so on until completion. We demonstrate a novel application of this general approach to estimate the topological ordering of a DAG. At each step of the procedure, only simple likelihood ratio scores are calculated on regression residuals to decide the next node to append to the current partial ordering. The computational complexity of our algorithm on a p-node problem is O(pd), where d is the maximum neighborhood size. Under mild assumptions, the population version of our procedure provably identifies a true ordering of the underlying DAG. We provide extensive numerical evidence to demonstrate that this sequential procedure scales to possibly thousands of nodes and works well for high-dimensional data. We accompany these numerical experiments with an application to a single-cell gene expression dataset.


翻译:原因发现,即数据采矿情景中的因果关系的学习,在科学和理论上一直非常感兴趣,作为确定“什么原因”的起点。 以假设和适当的学习算法为条件,有时可以确定和准确估计一个因果方向的循环图(DAG),而不是一个使因果关系方向模糊不清的Markov等值类图。本文件的重点是通过一般顺序排序程序,从根节点开始,从根节点开始,然后是根节点的子子孙,等等,以作为确定“什么原因”的起点。我们展示了一种创新应用,用这种总的方法来估计一个DAG的表层顺序。在程序的每一步中,只计算回归残余的简单概率,以决定下一个节点作为当前部分顺序的附录。我们计算一个 pnode问题算法的复杂度是O(pd),在那里是最大的邻里大小。根据温和的假设,我们程序的人口版本可以辨别出一个真正的DAG的基因顺序顺序顺序顺序。我们提供了这些连续的顺序数据,我们用这个层次的尺度来显示一个可能的顺序级的顺序。

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