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2024年6月21日发(作者：)
因果推断方法分类汇总：怎样从复杂系统中找到因果关系
导语
自从休谟喊出“因果是人类的错觉”，科学家就再也停不下对因果关系的探寻。本文
尝试整理近年来关于因果推断的代表性研究，梳理出几个典型的探索方向。如果你想进一
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在现代科学到来之前，人们从经验出发，通过归纳获得知识。归纳方法受限于观测，
无法产生突破性成果。而现代科学则是先从事实归纳出假设、模型，再根据数据去验证模
型是否正确。而所谓的模型，则是对因果关系的一组假设。现代科学的方法论，追根究底
就归结于到因果关系的判定。
2002 年，加州大学伯克利分校教授亨利·布雷迪撰文整理了因果推断的各种经典理论，
并根据不同假设，将其整理为：新休谟理论、反事实理论、操控实验理论、机制理论这4
类，自然科学和社会科学中许多针对因果关系的检测方法，都可以归于其中。
论文题目：Models of Causal Inference: Going Beyond
the Neyman-Rubin-Holland Theory
/~wmebane/
论文地址：
而从计算视角，近年来还兴起了利用“柯尔莫哥洛夫复杂度”和“压缩感知”等新方
法。
本文从这几个角度出发，简要梳理今年来关于因果关系检测，特别是复杂系统中因果
检测的代表性研究。
1. 休谟之问：如何证明是因果关系而非相关关系
哲学家大卫·休谟最早深刻思考“因果关系”：人们所谓的因果，实质上是对“相关
关系”的归纳推理，而相关性无法保证因果性。休谟有言——“因果关系”是我们的错觉。
之后，以恩斯特·马赫、伯特兰·罗素等人为代表的物理学家和数学家，改造了休谟的
理论，提出了新休谟式（New Humean）的框架——X如果是Y的原因，那么X的出现，
应该是Y出现的充分条件。
这一类的典型研究是 2012 年 Science 刊载的一篇针对复杂生态系统中因果关系检测
的论文。文中提出了收敛交叉映射算法，综合考虑 X 推出 Y、从 Y 倒推 X，来判断其因果
关系，效果良好。这类方法所量化的，不是变量 X 和变量 Y 之间因果关系的强弱，而是
它们之间存在因果关系的可能性。
论文题目：Detecting Causality in Complex Ecosystems
论文地址：/content/338/6106/496
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Science经典论文：如何检测复杂生态系统中的因果关系？
另一个典型的方法，是2019 年 11月 的 Science Advances 一篇论文中提出的
PCMCI 算法。复杂系统中存在大量非线性相互关系，因果作用有较长时间滞后，并且要
素之间只在部分情况下会出现因果关系。针对这些特点，这套算法，既考虑到“错误检出
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