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Enregistrement W7133034134

Causal Inference with Neural Network Predictions

2024· dissertation· W7133034134 sur OpenAlexaff
Mehdi Rostamiforooshani

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2024
Typedissertation
Langue
DomaineMathematics
ThématiqueAdvanced Causal Inference Techniques
Établissements canadiensPublic Health Ontario
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEstimatorCausal inferenceInverse probability weightingAverage treatment effectWeightingArtificial neural networkInverse probabilityOutcome (game theory)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The estimation of Average Treatment Effect (ATE) as a causal parameter involves modeling treatment and outcome, incorporating potential confounders, and inserting the resulting predictions into ATE estimators such as the Inverse Probability Weighting (IPW) estimator or Augmented Inverse Probability Weighting (AIPW) estimator. Due to the concerns regarding the nonlinear or unknown relationships between confounders and the treatment and outcome, there has been an interest in applying non-parametric methods such as Machine Learning (ML) algorithms instead. Neural Networks (NNs) are a class of complex ML algorithms that can be applied in almost all scenarios even if the confounders are of text or image forms. NNs converge at a slower rate than the $\sqrt{n}$ of the parametric models. In addition, in the scenarios where we have an empirical violation of the positivity assumption, that is propensity scores are too close to zero or one, the ATE estimators including IPW and AIPW will have high variance. As the first proposed remedy for such situations, we introduce a normalized version of AIPW (nAIPW) which is a consistent estimator of ATE and is asymptotically normal. We perform scenario analysis and simulations to illustrate the superiority of nAIPW over AIPW in scenarios with empirical violation of the positivity assumption. However, the outcome and treatment predictions inserted in these estimators are from 2 separate NNs for the outcome and treatment, referred to as the double NN (dNN). The NN architectures do not specifically target the confounders nor can they dampen strong effects to avoid the empirical violation of positivity. For this purpose, we propose a joint NN (jNN) architecture in which the output layer has both the treatment and outcome. Additionally, we introduce an extra ``targeted" $L_1$ regularization for dampening extreme propensity values. Simulations demonstrate the superiority of jNN and dNN with the targeted regularization over dNN without the targeted regularization. Having the option of inserting the predictions of two sets of NN architectures with many hyperparameter settings comes with a disadvantage. We must use cross-validation to either select one scenario and one set of predictions or perform super-learning. We explore an alternative approach of using a recently introduced estimator called the Multiple Robust (MR) estimator. In MR, we do not need to select only one set of predictions for the outcome and treatment, and we can use all the predictions from the trained models. We prove the consistency of MR and numerically explore its performance when we change the number of outcomes and treatment predictions. We propose a general estimating equation framework that generates the MR estimator as a particular case. We show that MR is consistent if either of the treatment or outcome models is consistent. In addition, unlike the previously introduced estimating equation in the literature, we can derive an asymptotic variance estimator which does not need to select a single set of first-step predictions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,038
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,032

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,038
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,082
Tête enseignante GPT0,439
Écart entre enseignants0,357 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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