Classical graphical modeling of multivariate random vectors uses graphs to encode conditional independence. In graphical modeling of multivariate stochastic processes, graphs may encode so-called local independence analogously. If some coordinate processes of the multivariate stochastic process are unobserved, the local independence graph of the observed coordinate processes is a directed mixed graph (DMG). Two DMGs may encode the same local independences in which case we say that they are Markov equivalent. Markov equivalence is a central notion in graphical modeling. We show that deciding Markov equivalence of DMGs is coNP-complete, even under a sparsity assumption. As a remedy, we introduce a collection of equivalence relations on DMGs that are all less granular than Markov equivalence and we say that they are weak equivalence relations. This leads to feasible algorithms for naturally occurring computational problems related to weak equivalence of DMGs. The equivalence classes of a weak equivalence relation have attractive properties. In particular, each equivalence class has a greatest element which leads to a concise representation of an equivalence class. Moreover, these equivalence relations define a hierarchy of granularity in the graphical modeling which leads to simple and interpretable connections between equivalence relations corresponding to different levels of granularity.


翻译:多变量随机矢量的经典图形模型使用图形来编码有条件独立。在多变量随机矢量的图形模型中,图形可以类似地编码所谓的本地独立。如果对多变量随机进程的某些协调过程没有观测到,则观测到的坐标进程的地方独立图是一个定向混合图(DMG)。两个DMG可以编码同样的本地独立,在这种情况下,我们说它们是Markov等同的。Markov等值是图形模型中的一个核心概念。我们显示,决定DMGs的Markov等值是 CoNP的完整,甚至是一个宽度假设。我们作为一种补救措施,我们在DMGs上将一系列等值关系集中起来,其颗粒性都小于Markov等值,我们说,它们之间的等值关系是薄弱的。这会导致自然发生的与DMGs等值的对等性有关的计算问题可行的算法。弱等同性关系的等同性等级具有吸引力。特别是,每个等值类的等同性等级有一个最大的要素,可以导致对等类类类的简明表示,甚至是在宽度假设性类中。此外,这些等式关系可以解释颗粒度与颗粒度之间的等级关系。</s>

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