潜在共通原因に対処!

統計的因果探索：データによる因果仮説の探索

大阪大学 産業科学研究所 知能推論研究分野 清水昌平

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実質科学が明らかにしたいのは因果関係 観察データによる因果仮説の探索

これまでの成果

応用例

vs.実質科学の理論A 実質科学の理論B

コンピュータ活用

実験を行うには仮説が必要

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f1or ?or

LiNGAM法 (Shimizu, Hoyer, Hyvarinen & Kerminen, 2006, JMLR;

Hoyer, Shimizu et al., 2008, IJAR; Shimizu & Bollen, 2014, JMLR)

- 線形性- 非巡回性

- 非ガウス分布

実験が倫理的に難しい場合もある

チョコ 賞

GDP

チョコ 賞

GDP

チョコ 賞

GDP

or ?or

例えば：チョコレートの消費量とノーベル賞の数には相関があるらしい (欧米日中ブ豪23カ国:02~11年)

相関係数 0.791

P値 < 0.001

チョコレート消費量(kg/yr/capita)

(Messerli, 2012, New England Journal of Medicine)

観察データの難しさ

ノーベル賞受賞者数

(

百万人当たり)

チョコレートをたくさん食べさせれば受賞者が増えるのか？

チョコ消費量

受賞者数

チョコレートの消費量が多い国ほどノーベル賞受賞者が多い傾向

そうとは限らない

(Maurage et al., 2013, Journal of Nutrition)

複数の因果関係がそのようなデータを与え得る

発展・展開: • より緩い仮定でもOKに

• 仮定の妥当性のよりよい検証法• 実質科学の研究者と連携

（潜在共通原因を特定する必要はない）

睡眠障害

抑うつ気分

睡眠障害

抑うつ気分 ?

(Rosenstrom et al., 2012, PlosOne)

疫学

OpInc.gr(t)

Empl.gr(t)

Sales.gr(t)

R&D.gr(t)

Empl.gr(t+1)

Sales.gr(t+1)

R&D(.grt+1)

OpInc.gr(t+1)

Empl.gr(t+2)

Sales.gr(t+2)

R&D.gr(t+2)

OpInc.gr(t+2)

(Moneta et al., 2012,

Oxford Bulletin of Statistics)

経済学

神経科学

or

(Mills-Finnerty et al., 2014, NeuroImage)

VMPFC DLPFC

InsulaAnt. Cing

AccumbensCaudate

VMPFC DLPFC

InsulaAnt. Cing

AccumbensCaudate

異なる条件で異なる情報処理の流れ

機能的MRIで脳活動を計測：どの領域とどの領域が同時にどのくらい活動しているか

Positive framing Negative framing

数学的理論

データによる検証

実験の前に観察データで仮説を発見+絞込み

潜在共通原因があっても因果関係を推定可能な統計手法（世界初）

ギャップを埋めるには？

GDP