最近提出了近端因果推断作为框架，以识别在存在的隐藏夹杂程序存在中识别观察数据的因果效应。在本文中，我们扩展了近端因果方法的设置，其中在不直接观察到不必直接观察到不幸的介质上的因果效应的识别，然而测量隐藏介质的代理。具体地，我们建立（i）新的隐藏前门标准，延伸了经典的前门结果，以允许隐藏的介质可用的介质; （ii）（ii）我们延长了因果调解分析，以确定隐藏在调解员的环境中的未浮动条件下的直接和间接因果效果，但后者的易于易于代理。我们查看（i）和（ii）作为前门标准和调解分析实际应用的重要步骤，因为调解员几乎总是出现易于出错，因此，在实践中最能希望的是我们的测量是最好的代理调解机制。最后，我们表明即使在（i）和（ii）中可能共存的挑战的环境中，某些因果效果的识别仍然可能。

A common concern when a policy-maker draws causal inferences and makes decisions from observational data is that the measured covariates are insufficiently rich to account for all sources of confounding, i.e., the standard no confoundedness assumption fails to hold. The recently proposed proximal causal inference framework shows that proxy variables can be leveraged to identify causal effects and therefore facilitate decision-making. Building upon this line of work, we propose a novel optimal individualized treatment regime based on so-called outcome-inducing and treatment-inducing confounding bridges. We then show that the value function of this new optimal treatment regime is superior to that of existing ones in the literature. Theoretical guarantees, including identification, superiority, and excess value bound of the estimated regime, are established. Moreover, we demonstrate the proposed optimal regime via numerical experiments and a real data application.

我们研究了对识别的非唯一麻烦的线性功能的通用推断，该功能定义为未识别条件矩限制的解决方案。这个问题出现在各种应用中，包括非参数仪器变量模型，未衡量的混杂性下的近端因果推断以及带有阴影变量的丢失 - 与随机数据。尽管感兴趣的线性功能（例如平均治疗效应）在适当的条件下是可以识别出的，但令人讨厌的非独家性对统计推断构成了严重的挑战，因为在这种情况下，常见的滋扰估计器可能是不稳定的，并且缺乏固定限制。在本文中，我们提出了对滋扰功能的受惩罚的最小估计器，并表明它们在这种挑战性的环境中有效推断。提出的滋扰估计器可以适应灵活的功能类别，重要的是，无论滋扰是否是唯一的，它们都可以融合到由惩罚确定的固定限制。我们使用受惩罚的滋扰估计器来形成有关感兴趣的线性功能的依据估计量，并在通用高级条件下证明其渐近正态性，这提供了渐近有效的置信区间。

当并非观察到所有混杂因子并获得负面对照时，我们研究因果参数的估计。最近的工作表明，这些方法如何通过两个所谓的桥梁函数来实现识别和有效估计。在本文中，我们使用阴性对照来应对因果推断的主要挑战：这些桥梁功能的识别和估计。先前的工作依赖于这些功能的完整性条件，以识别因果参数并在估计中需要进行独特性假设，并且还集中于桥梁函数的参数估计。相反，我们提供了一种新的识别策略，以避免完整性条件。而且，我们根据最小学习公式为这些功能提供新的估计量。这些估计值适合通用功能类别，例如重现Hilbert空间和神经网络。我们研究了有限样本收敛的结果，既可以估计桥梁功能本身，又要在各种假设组合下对因果参数进行最终估计。我们尽可能避免桥梁上的独特条件。

数据驱动的个性化决策最近收到了增加的研究兴趣。大多数现有的方法都取决于没有无法衡量的混杂的假设，不幸的是，在实践中，尤其是在观察性研究中无法确保这种混杂。在最近提出的近端因果推理的推动下，我们开发了几种近端学习方法，以估算未衡量的混杂的最佳个性化治疗方案（ITR）。特别是，我们为不同类别的ITR建立了几个识别结果，这表现出了做出不可测试的假设的风险与决策的价值函数改善之间的权衡。基于这些结果，我们提出了几种基于分类的方法来找到各种限制的课堂最佳ITR并发展其理论属性。通过广泛的仿真研究和一项真实的数据应用，我们提出的方法的数值性能具有吸引力。

尽管在治疗和结果之间存在未衡量的混杂因素，但前门标准可用于识别和计算因果关系。但是，关键假设 - （i）存在充分介导治疗对结果影响的变量（或一组变量）的存在，（ii）同时并不遭受类似的混淆问题的困扰 - outcome对 - 通常被认为是难以置信的。本文探讨了这些假设的可检验性。我们表明，在涉及辅助变量的轻度条件下，可以通过广义平等约束也可以测试前门模型中编码的假设（以及简单的扩展）。我们基于此观察结果提出了两个合适性测试，并评估我们对真实和合成数据的提议的疗效。我们还将理论和经验比较与仪器可变方法处理未衡量的混杂。

我用机器学习估计的纵向因果参数构建并证明置信区间。纵向参数包括长期，动态和介导的效果。我为任何用于满足少数简单，可解释的条件的机器学习算法估计的任何纵向因果参数提供令人反感的定理。主要结果包括针对特定人口统计学定义的本地参数以及在存在不观察到的混杂中定义的近端参数。正式，我证明了一致性，高斯近似和半占用效率。全局参数的收敛速度为n ^ { - 1/2} $ n $ n为n ^ { - 1/2} $，它为本地参数优雅地降低。我阐述了一套简单的条件来将均方的平方率转化为统计推理。主要结果的一个关键特征是对纵向设置中的近端因果推断不良的新的多种稳健性。

代理因果学习（PCL）是一种使用代理（结构侧信息）对杂交剂的不观察到的混杂性在存在的情况下估算治疗的原因效果的方法。这是通过两阶段回归实现的：在第一阶段，我们模拟治疗和代理之间的关系;在第二阶段，考虑到代理提供的上下文，我们使用该模型来学习治疗对结果的影响。 PCL保证恢复真正的因果效果，但受到可识别条件。我们提出了一种新颖的PCL方法，深度特征代理可变方法（DFPV），用于解决代理，处理和结果是高维度的，并且具有非线性复杂关系，如深神经网络特征所示。我们展示了DFPV在挑战合成基准上的最近最先进的PCL方法，包括涉及高维图像数据的设置。此外，我们表明PCL可以应用于混淆强盗问题的违规策略评估，其中DFPV也表现出具有竞争性的表现。

我们推出了一般，但简单，尖锐的界限，用于广泛的因果参数的省略可变偏置，可以被识别为结果的条件期望函数的线性功能。这些功能包括许多传统的因果推断研究中的调查目标，例如（加权）平均潜在结果，平均治疗效果（包括亚组效应，例如对处理的效果），（加权）平均值来自协变态分布的转变的衍生品和政策影响 - 所有是一般的非参数因果模型。我们的建设依赖于目标功能的riesz-frechet表示。具体而言，我们展示了偏差的绑定如何仅取决于潜在变量在结果中创建的附加变型以及用于感兴趣的参数的RIESZ代表。此外，在许多重要病例中（例如，部分线性模型中的平均治疗效果，或在具有二元处理的不可分配模型中），所示的界定依赖于两个易于解释的数量：非参数部分$ r ^ 2 $（Pearson的相关性与治疗和结果的未观察变量的比例“。因此，对省略变量的最大解释力（在解释处理和结果变化时）的简单合理性判断足以将整体界限放置在偏置的尺寸上。最后，利用脱叠机器学习，我们提供灵活有效的统计推理方法，以估计从观察到的分布识别的界限的组件。

仪器变量模型使我们能够确定协变量$ x $和响应$ y $之间的因果功能，即使在存在未观察到的混淆的情况下。大多数现有估计器都假定响应$ y $和隐藏混杂因素中的错误项与仪器$ z $不相关。这通常是由图形分离的动机，这一论点也证明了独立性。但是，提出独立限制会导致严格的可识别性结果。我们连接到计量经济学的现有文献，并提供了一种称为HSIC-X的实用方法，用于利用独立性，可以与任何基于梯度的学习程序结合使用。我们看到，即使在可识别的设置中，考虑到更高的矩可能会产生更好的有限样本结果。此外，我们利用独立性进行分布泛化。我们证明，只要这些移位足够强，拟议的估计器对于仪器的分布变化和最佳案例最佳变化是不变的。这些结果即使在未识别的情况下也能够得出这些结果，即仪器不足以识别因果功能。

估计平均因果效应的理想回归（如果有）是什么？我们在离散协变量的设置中研究了这个问题，从而得出了各种分层估计器的有限样本方差的表达式。这种方法阐明了许多广泛引用的结果的基本统计现象。我们的博览会结合了研究因果效应估计的三种不同的方法论传统的见解：潜在结果，因果图和具有加性误差的结构模型。

This review presents empirical researchers with recent advances in causal inference, and stresses the paradigmatic shifts that must be undertaken in moving from traditional statistical analysis to causal analysis of multivariate data. Special emphasis is placed on the assumptions that underly all causal inferences, the languages used in formulating those assumptions, the conditional nature of all causal and counterfactual claims, and the methods that have been developed for the assessment of such claims. These advances are illustrated using a general theory of causation based on the Structural Causal Model (SCM) described in Pearl (2000a), which subsumes and unifies other approaches to causation, and provides a coherent mathematical foundation for the analysis of causes and counterfactuals. In particular, the paper surveys the development of mathematical tools for inferring (from a combination of data and assumptions) answers to three types of causal queries: (1) queries about the effects of potential interventions, (also called "causal effects" or "policy evaluation") (2) queries about probabilities of counterfactuals, (including assessment of "regret," "attribution" or "causes of effects") and (3) queries about direct and indirect effects (also known as "mediation"). Finally, the paper defines the formal and conceptual relationships between the structural and potential-outcome frameworks and presents tools for a symbiotic analysis that uses the strong features of both.

未经测量的混杂假设被广泛用于鉴定观察性研究中的因果效应。关于近端推理的最新工作提供了替代性识别结果，即使在没有观察到的混杂因子的存在下，也可以成功，但前提是人们测量了一组足够丰富的代理变量，并满足了特定的结构条件。但是，近端推断需要解决一个不适合的积分方程。先前的方法使用了各种机器学习技术来估计该积分方程的解决方案，通常称为桥梁函数。但是，通常通过依靠预指定的内核函数来限制先前的工作，这些函数不是数据适应性的，并且难以扩展到大型数据集。在这项工作中，我们基于深度神经网络引入了一种灵活且可扩展的方法，以估计存在使用近端推理的混淆的存在。我们的方法在两个公认的近端推理基准上实现了最先进的性能。最后，我们为我们的方法提供理论一致性保证。

负面对照是在存在未衡量混杂的情况下学习治疗与结果之间因果关系的策略。但是，如果有两个辅助变量可用：阴性对照治疗（对实际结果没有影响），并且可以确定治疗效果，并且可以识别出负面对照的结果（不受实际治疗的影响）。这些辅助变量也可以看作是一组传统控制变量的代理，并且与仪器变量相似。我提出了一种基于内核脊回归的算法系列，用于学习非参数治疗效果，并具有阴性对照。例子包括剂量反应曲线，具有分布转移的剂量反应曲线以及异质治疗效果。数据可能是离散的或连续的，并且低，高或无限的尺寸。我证明一致性均匀，并提供有限的收敛速率。我使用宾夕法尼亚州1989年至1991年之间在宾夕法尼亚州的单身人士出生的数据集对婴儿的出生体重进行了吸烟的剂量反应曲线，以调整未观察到的混杂因素。

In many investigations, the primary outcome of interest is difficult or expensive to collect. Examples include long-term health effects of medical interventions, measurements requiring expensive testing or follow-up, and outcomes only measurable on small panels as in marketing. This reduces effective sample sizes for estimating the average treatment effect (ATE). However, there is often an abundance of observations on surrogate outcomes not of primary interest, such as short-term health effects or online-ad click-through. We study the role of such surrogate observations in the efficient estimation of treatment effects. To quantify their value, we derive the semiparametric efficiency bounds on ATE estimation with and without the presence of surrogates and several intermediary settings. The difference between these characterizes the efficiency gains from optimally leveraging surrogates. We study two regimes: when the number of surrogate observations is comparable to primary-outcome observations and when the former dominates the latter. We take an agnostic missing-data approach circumventing strong surrogate conditions previously assumed. To leverage surrogates' efficiency gains, we develop efficient ATE estimation and inference based on flexible machine-learning estimates of nuisance functions appearing in the influence functions we derive. We empirically demonstrate the gains by studying the long-term earnings effect of job training.

作为因果推断中的重要问题，我们讨论了治疗效果（TES）的估计。代表混淆器作为潜在的变量，我们提出了完整的VAE，这是一个变形AutoEncoder（VAE）的新变种，其具有足以识别TES的预后分数的动机。我们的VAE也自然地提供了使用其之前用于治疗组的陈述。（半）合成数据集的实验显示在各种环境下的最先进的性能，包括不观察到的混淆。基于我们模型的可识别性，我们在不协调下证明TES的识别，并讨论（可能）扩展到更难的设置。

我们解决了在没有观察到的混杂的存在下的因果效应估计的问题，但是观察到潜在混杂因素的代理。在这种情况下，我们提出了两种基于内核的方法，用于非线性因果效应估计：（a）两阶段回归方法，以及（b）最大矩限制方法。我们专注于近端因果学习设置，但是我们的方法可以用来解决以弗雷霍尔姆积分方程为特征的更广泛的逆问题。特别是，我们提供了在非线性环境中解决此问题的两阶段和矩限制方法的统一视图。我们为每种算法提供一致性保证，并证明这些方法在合成数据和模拟现实世界任务的数据上获得竞争结果。特别是，我们的方法优于不适合利用代理变量的早期方法。

Motivated by the human-machine interaction such as training chatbots for improving customer satisfaction, we study human-guided human-machine interaction involving private information. We model this interaction as a two-player turn-based game, where one player (Alice, a human) guides the other player (Bob, a machine) towards a common goal. Specifically, we focus on offline reinforcement learning (RL) in this game, where the goal is to find a policy pair for Alice and Bob that maximizes their expected total rewards based on an offline dataset collected a priori. The offline setting presents two challenges: (i) We cannot collect Bob's private information, leading to a confounding bias when using standard RL methods, and (ii) a distributional mismatch between the behavior policy used to collect data and the desired policy we aim to learn. To tackle the confounding bias, we treat Bob's previous action as an instrumental variable for Alice's current decision making so as to adjust for the unmeasured confounding. We develop a novel identification result and use it to propose a new off-policy evaluation (OPE) method for evaluating policy pairs in this two-player turn-based game. To tackle the distributional mismatch, we leverage the idea of pessimism and use our OPE method to develop an off-policy learning algorithm for finding a desirable policy pair for both Alice and Bob. Finally, we prove that under mild assumptions such as partial coverage of the offline data, the policy pair obtained through our method converges to the optimal one at a satisfactory rate.

当原因因错误破坏时，我们提出了基于内核的非参数估计量。我们通过在仪器变量设置中概括估计来做到这一点。尽管在测量误差和测量误差方面进行了重大研究，但在连续环境中处理未观察的混杂件是不平凡的：我们几乎看不到先前的工作。作为我们调查的副产品，我们阐明了平均嵌入和特征功能之间的联系，以及如何同时学习一个人学习另一个人。这为内核方法研究开辟了道路，以利用特征功能估计的现有结果。最后，我们从经验上表明，我们提出的方法MEKIV在测量误差的强度和误差分布的类型上的变化下改善了基线，并且在变化下是可靠的。

在TAN（2006）边缘敏感模型下，在不观察到的混淆存在下构建平均处理效应的界限问题。结合涉及对冲倾向分数的现有表征具有对问题的新的分布稳健特征，我们提出了我们称之为“双重有效/双重尖锐”（DVD）估计的这些界限的新颖估算器。双重清晰度对应于DVD估计始终估计灵敏度模型所暗示的最有可能（即，夏普）的界限，即使当所有滋扰参数都适当一致时，即使在两个滋扰参数中的一个被击败并实现半污染参数之一。双倍有效性是部分识别的全新财产：DVD估计仍然提供有效，但即使在大多数滋扰参数都被遗漏时，仍然没有锐利。实际上，即使在DVDS点估计无法渐近正常的情况下，标准沃尔德置信区间也可能保持有效。在二进制结果的情况下，DVD估计是特别方便的并且在结果回归和倾向评分方面具有闭合形式的表达。我们展示了模拟研究中的DVD估计，以及对右心导管插入的案例研究。