Multi-label classification (MLC) remains vulnerable to label imbalance, spurious correlations, and distribution shifts, challenges that are particularly detrimental to rare label prediction. To address these limitations, we introduce the Causal Cooperative Game (CCG) framework, which conceptualizes MLC as a cooperative multi-player interaction. CCG unifies explicit causal discovery via Neural Structural Equation Models with a counterfactual curiosity reward to drive robust feature learning. Furthermore, it incorporates a causal invariance loss to ensure generalization across diverse environments, complemented by a specialized enhancement strategy for rare labels. Extensive benchmarking demonstrates that CCG substantially outperforms strong baselines in both rare label prediction and overall robustness. Through rigorous ablation studies and qualitative analysis, we validate the efficacy and interpretability of our components, underscoring the potential of synergizing causal inference with cooperative game theory for advancing multi-label learning.


翻译:多标签分类(MLC)仍然容易受到标签不平衡、伪相关性和分布偏移的影响,这些挑战尤其对稀有标签的预测有害。为应对这些局限性,我们提出了因果合作博弈(CCG)框架,该框架将MLC概念化为一种合作多参与者交互。CCG通过神经结构方程模型实现显式因果发现,并结合反事实好奇心奖励以驱动鲁棒特征学习。此外,它引入了因果不变性损失以确保在不同环境中的泛化能力,并辅以针对稀有标签的专门增强策略。广泛的基准测试表明,CCG在稀有标签预测和整体鲁棒性方面均显著优于强基线。通过严格的消融研究和定性分析,我们验证了各组成部分的有效性和可解释性,突显了将因果推断与合作博弈理论协同用于推进多标签学习的潜力。

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