HCGM Algorithm Proposal Unit-Abducted Heterogeneity

Research question · forest neighborhood → focal belief measure

如果由 Unit Abductor
定义 Subpopulation

从 Causal Forest 的 adaptive neighborhood,到 Unit-Abducted Heterogeneity

可以构造一个异质性因果算法,但真正的动作不是“把 forest weights 换掉”。 我们需要先把 \(Q_i\) 从 latent candidate-type space 合法地连接到 causal score, 再决定输出的是 belief-localized CATE,还是一个保留 focal epistemic uncertainty 的 effect law

00

One-minute verdict

答案是“可以”,但有两种完全不同的可以

先分清算法是在 belief space 找邻居,还是在 belief measures 上反演 latent effect。

Prototype A · conservative

Belief-neighborhood

由 \(d(Q_i,Q_j)\) 产生 observed-row weights,再平滑 cross-fitted AIPW score。

Prototype B · HCGM-native

Unit-effect inversion

用 \(\mathbb E[\Gamma\mid S]=\int\Delta(u)Q_S(du)\) 反演 type-level effect law。

The type mismatch

第一步不是替换,而是修复 sample-space mismatch

\(Q_i\) 与 \(\alpha_j(x)\) 都是 weights,但它们对不同对象赋权,因此不能直接互换。

Causal Forest

\(\alpha_j(x)\) lives on rows

atoms 是不同 observed training units;forest 根据 co-leaf frequency 构造 empirical neighborhood。

Unit Abductor

\(Q_i(du)\) lives on latent types

atoms 是对同一个 actual token 的 candidate explanations;actual selection 已固定为 \(U=u_i\)。

真正的问题是:能否把 orthogonal causal signal 投影到 focal latent-belief measures 上, 学习 type-level response heterogeneity,并把尚未消除的 unit uncertainty 传播到 effect?

Orthogonalization comes first

Unit Abductor 不负责自动消除 confounding

对 binary treatment,先在完整 admissible \(X\) 上 cross-fit propensity 与 outcome nuisances, 再构造 AIPW pseudo-outcome:

\[ \widehat\Gamma_j =\widehat\mu_1^{(-k)}(X_j)-\widehat\mu_0^{(-k)}(X_j) +\frac{A_j\{Y_j-\widehat\mu_1^{(-k)}(X_j)\}}{\widehat e^{(-k)}(X_j)} -\frac{(1-A_j)\{Y_j-\widehat\mu_0^{(-k)}(X_j)\}}{1-\widehat e^{(-k)}(X_j)}. \]

在 consistency、exchangeability given \(X\)、overlap 与 nuisance conditions 下, \(\mathbb E[\widehat\Gamma\mid X=x]\approx\tau(x)\)。之后才轮到 \(Q_i\) 决定如何 localize 或 decompose 这条 causal signal。

Evidence contract

与 Causal Forest 比较 ex-ante HTE 时,abductor 只能读 pretreatment evidence \(S_i\subseteq X_i\)。 若把 factual \(Y_i\) 或待比较 action 送回 abductor,问题已经变成 ex-post posterior counterfactual,并会引入 outcome leakage 或 query-dependent token re-recognition。

Prototype A · strongest baseline

Belief-neighborhood DR learner

先用两张 beliefs 的共享 candidate support 产生 observed-row weights,再平滑 causal score。 例如在 \(Q_i,Q_j\ll P_U^{\mathrm{tar}}\) 时使用 Hellinger affinity:

\[ \rho(Q_i,Q_j)= \int\sqrt{ \frac{dQ_i}{dP_U^{\mathrm{tar}}}(u) \frac{dQ_j}{dP_U^{\mathrm{tar}}}(u)} \,P_U^{\mathrm{tar}}(du). \] \[ \omega_{ij}^{Q} =\frac{K_h\{1-\rho(Q_i,Q_j)\}} {\sum_{\ell\notin I_{k(i)}}K_h\{1-\rho(Q_i,Q_\ell)\}}, \qquad \widehat\tau_{\mathrm{BN}}(Q_i) =\sum_{j\notin I_{k(i)}}\omega_{ij}^{Q}\widehat\Gamma_j. \]
01Pretreatment evidence \(S_i\)
02Out-of-fold belief \(Q_i\)
03Belief similarity \(\omega_{ij}^{Q}\)
04Localized DR effect
它回答什么?

有限 bandwidth 下,它回答“belief geometry 与 \(Q_i\) 相近的 observed units,平均 treatment effect 是多少?”——仍是 local average,不是眼前 token 的已识别 personal effect。

这条算法可以马上实现,却也最接近 causal forest on a learned distributional representation。 Learned representation、balancing weights、latent subgroups 与 posterior-similarity neighborhoods 都已有先例,所以它应成为 baseline,而不是单独承担 novelty。

Prototype B · research core

Unit-effect operator inversion

更 HCGM-native 的做法,是保留完整 \(Q_i\),把 observed causal signal 写成 type-level effect 的 mixture,再反演 latent response heterogeneity。

\[ \Delta_0(u)=\mathbb E[Y(1)-Y(0)\mid U=u], \qquad \mathbb E[Y(1)-Y(0)\mid S,U=u]=\Delta_0(u). \] \[ \mathbb E[\Gamma\mid S] =\int_{\mathcal U}\Delta_0(u)Q_S(du) =(\mathcal T\Delta_0)(S). \]

于是学习问题变成 regularized inverse problem:

\[ \widehat\Delta =\arg\min_{\Delta\in\mathcal H} \sum_j\left[ \widehat\Gamma_j-\int\Delta(u)\widehat Q_j(du) \right]^2 +\lambda\|\Delta\|_{\mathcal H}^2. \]

离散 \(K\)-type 最小版本

若 \(Q_j=(q_{j1},\ldots,q_{jK})\),令 \(R_{jk}=q_{jk}\),则 \(\mathbb E[\Gamma_j\mid S_j]=q_j^\top\boldsymbol\Delta\),并有:

\[ \widehat{\boldsymbol\Delta} =(R^\top R+\lambda I)^{-1}R^\top\widehat{\boldsymbol\Gamma}. \]

这使新的 weak-identification condition 直接可见:若 \(\lambda_{\min}\{\mathbb E(qq^\top)\}\) 接近零,所有 beliefs 都太相似,type effects 就无法被稳定分开。

AssignmentTreatment overlap
RepresentationBelief-support coverage
Inverse problemOperator condition number
主命题

Causal Forest 在 observed-row measure 上 localize;这个 learner 则把 orthogonal causal signal 投影到 focal belief measures 上,再学习 latent type effects。

What heterogeneity is returned?

不只给一个数字:让 \(Q_i\) 诱导 focal effect law

同一 token 只 abduct 一次;改变 action/query 时固定 factual \(Q_i\),不重新认识“这个人是谁”。

Point summary

\(\widehat{\bar\Delta}_i\)

在 integrability 成立时,\(\int\widehat\Delta(u)\widehat Q_i(du)\) 是 learner 对 latent mean effect 的 posterior average。

Full focal object

\(\widehat G_i=(\widehat\Delta)_\#\widehat Q_i\)

保留这个 token 仍可能属于哪些 effect types、各有多大 epistemic weight,并允许报告 quantiles、benefit probability 与 multimodality。

Not included automatically

Sampling & event noise

\(G_i\) 默认只传播 unit-type belief;parameter uncertainty、sampling uncertainty 与 cross-world event coupling 必须另算。

01

\(Q_i\) 不是新 population

它是关于一个 fixed token 的 candidate belief;target population 必须预先声明。

02

不是 literal individual effect

\(G_i\) 是 latent mean-effect belief law,不是已识别的 \(Y_i(1)-Y_i(0)\) distribution。

03

不是全套 uncertainty

Unit uncertainty、event noise、parameter uncertainty 与 sampling uncertainty要分别报告。

HCGM-specific boundary

Cauchy belief 下,不能偷写一个不存在的 mean

Learning DiscoSCM 当前的非退化 Cauchy beliefs / response components 通常没有 finite mean 或 variance。因此 \(\int\Delta(u)Q_i(du)\) 不能无条件称为 CATE。

第一版必须选择:finite-moment family、bounded/integrable effect head,或 location / median-effect law。对 Cauchy \(Q_i\),bounded sine/cosine basis 的期望可由 characteristic function 解析计算, 能同时使用 location 与 scale,也不会假装 posterior mean 存在。

\[ U_r\sim\operatorname{Cauchy}(m_r,\gamma_r) \quad\Longrightarrow\quad \mathbb E[e^{i\omega^\top U}] =\exp\!\left(i\omega^\top m-\sum_r\gamma_r|\omega_r|\right). \]

Identification before branding

四层条件,少一层都不能叫已识别算法

Layer必须成立它不自动给予什么
Observed causalityconsistency、exchangeability given \(X\)、positivity、合法 nuisances不识别 fixed-token cross-world coupling
Abductor semanticspretreatment evidence、declared \(P_U^{\mathrm{tar}}\)、calibrated \(Q_i\)、same-token reusepredictive fit 不自动识别真实 posterior 或 token causation
Latent effecttoken sufficiency、injective mixture operator、belief support coverage不自动从 CATE 升级到 realized personal effect
Honest estimationouter-fold abductor、cross-fitted scores、无 outcome leakage不自动继承 forest honesty、GRF normality 或 R-learner quasi-oracle
尤其重要:AIPW 对 learned \(Q\) 不自动正交

Cross-fitting 可以阻止同样本过拟合,却不能消除 \(Q_i\) calibration error 的一阶影响。 第一版 theorem 最适合先把 Unit Abductor 视为 pretrained / frozen / oracle-calibrated, 再单独研究 learned-abductor inference。

Novelty audit

什么已有,什么才是 candidate novelty?

这里最容易犯的错误,是把一个新组合说成每个零件都从未出现。

Research object已有先例本提案可能增加的部分
Adaptive HTE neighborhoodCausal Forest / GRFbelief-valued rather than co-leaf localization
Orthogonal HTE learningR-learner / DR-learner family把 score 接入 \(Q\)-operator,而非发明 score
Latent geometryCFR、Dragonnet、balanced representations保留完整 \(Q_i\),不 collapse 成 point embedding
Bayesian HTE uncertaintyBCF 与 Bayesian mixtures对 stable focal unit type 的 query-invariant belief
Soft latent subgroupslatent subgroup HTE、posterior co-clusteringsame-token reuse 与 effect-law pushforward 的联合接口
当前最稳的新意不是 first soft subgroup,也不是 first epistemic HTE uncertainty;而是把 query-invariant focal-token belief、same-token reuse、orthogonal causal signal 与完整 effect-law propagation 形式化为同一个 estimator interface。

A proposal must be able to fail

六个实验,专门检验 full belief 是否真的增加价值

不能只跑一个 IHDP 分数;要直接攻击 calibration、multimodality、weak identification 与 leakage。

E1

Oracle latent types

已知 \(U=u_i\)、\(Q_i\) 与 \(\Delta(u)\),检验 operator inversion 与 effect-law recovery。

E2

Abductor calibration

控制 \(Q_i\) error,验证 causal-score orthogonality不能保护 belief miscalibration。

E3

Multimodal weak evidence

比较 full belief、posterior mean、hard cluster、Causal Forest 与 standard DR learner。

E4

Weak operator

让 beliefs 越来越相似,跟踪 condition number、type-effect error 与 coverage。

E5

Leakage falsification

故意加入 post-treatment outcome / query action,展示虚假 gain 与 identity drift。

E6

Cauchy stress test

对比错误 mean implementation 与 bounded Fourier / location-law learner。

这篇文章最后留下的研究问题

完整 \(Q_i\) 是否比一个邻域或 point embedding,
更能恢复真正的 effect heterogeneity?