Temporal Causal Reasoning with (Non-Recursive) Structural Equation Models

要約

構造方程式モデル (SEM) は、因果モデル内の変数間の因果関係を表現するための標準的なアプローチです。
この論文では、実際の因果関係について推論する際の SEM の新しい解釈を提案します。この解釈では、SEM は外生変数のダイナミクスを内生変数のダイナミクスに変換するメカニズムと見なされます。
これにより、反事実的因果推論を既存の時相論理形式と組み合わせ、そのような構造に関する因果推論に時相論理 CPLTL を導入することが可能になります。
私たちのアプローチでは、いわゆる \textit{recursive} モデル (依存関係グラフにサイクルがない) に対する標準的な制限が不要であることを示し、相互に依存するプロセスとフィードバック ループについて推論できるようになります。
最後に、時間的因果モデルに対するモデル等価性の新しい概念を導入し、CPLTL が効率的なモデル検査手順を備えていることを示します。

要約(オリジナル)

Structural Equation Models (SEM) are the standard approach to representing causal dependencies between variables in causal models. In this paper we propose a new interpretation of SEMs when reasoning about Actual Causality, in which SEMs are viewed as mechanisms transforming the dynamics of exogenous variables into the dynamics of endogenous variables. This allows us to combine counterfactual causal reasoning with existing temporal logic formalisms, and to introduce a temporal logic, CPLTL, for causal reasoning about such structures. We show that the standard restriction to so-called \textit{recursive} models (with no cycles in the dependency graph) is not necessary in our approach, allowing us to reason about mutually dependent processes and feedback loops. Finally, we introduce new notions of model equivalence for temporal causal models, and show that CPLTL has an efficient model-checking procedure.

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