《The Book of Why》 — Chapter9

《The Book of Why》 — Chapter9

第九章 中介:寻找蕴藏的作用机制

CHAPTER 9 — Mediation: The Search for a Mechanism

  • 关于中介物,一个典型的问题是:他是否可以解释全部结果?(276)
  • 总效应、直接效应(不通过中介物)、间接效应(通过中介物)(276)
  • “中介”使我们能够(更经常地从匮乏的数据中)量化由任何期望路径介导的效应的比例。(276)
  • 因果革命提供了一套明确而简单的规则,用以量化一个给定效应中直接效应和间接效应所占的比例。(277)

坏血病:错误的中介物

  • 中介分析绝不仅仅是一个抽象的数学联系。(280)

先天因素与后天培养:巴巴拉·伯克斯的悲剧

寻找一种语言(伯克利大学招生悖论)

  • 悖论的正确解决很大程度上取决于要回答的问题是什么。(285)

  • 偏倚是一个不稳定的统计概念,如果采用不同的方法切分数据,偏倚就会消失。而作为一种因果概念,其实反映的是事实,因而必须保持稳定。(290)

  • 中介谬误:以中介物为条件(对中介物进行变量控制)而不是保持中介物恒定(设其为常量)。(290)

    若中介物和结果之间没有混杂,则这一错误无实际危害;

    若中介物和结果之间有混杂,则这一错误完全可以反转分析结果。

  • 总体的直接效应根据其定义就应取决于子总体直接效应的总和。

    简言之,每个局部的公平就意味着总体的公平!(291)

黛西、小猫和间接效应

  • 受控直接效应CDE(controlled direct effect)

    CDE(0) = P(Y=1|do(X=1), do(M=0))- P(Y=1|do(X=0),do(M=0))

    CDE(1) = P(Y=1|do(X=1), do(M=1)) - P(Y=1|do(X=0),do(M=1)) (9.1)

  • 自然直接效应NDE(natural direct effect)

    NDE = P(YM=M0=1|do(X=1)) - P(YM=M0=1|do(X=0)) (9.2)

  • 自然间接效应NIE(natural indirect effect),指的是结果的预期变化。

    NIE = P(YM=M1=1|do(X=0)) - P(YM=M0=1|do(X=0)) (9.3)

  • 中介公式使NDE成为一种真正实用的工具。实现了从观测到的数据中将其直接估算出来的目标。(293-294)

  • SCM中的方程具有确定性性质(296)

线性“仙境”中的中介

  • 对于线性模型:总效应 = 直接效应 + 间接效应 (9.4)(297)

  • 线性模型的中介分析十分简单的首要原因:直接效应CDE不取决于中介物的水平,即CDE(m)对于所有m值来说都是相同的。(297-298)

  • 中介效应可以通过纯粹的统计学方法来定义和计算。(299)

  • 相加性原则的“自然效应”版本(其实是相减性原则)可在非线性函数中成立:

    总效应(X=0 —> X=1) = NDE(X=0 —> X=1) - NIE(X=0 —> X=1)

  • 在线性模型之外,间接效应对回归分析来说就不再有意义了,其仅剩的意义就是代数步骤的结果(“路径系数的乘积”)。

拥抱假如世界

  • 两个行动有时比一个行动更容易分析,因为行动对应于删除图上的某些箭头,两个行动可以让图示变得更稀疏,更简单。(304)

  • 每一种直接效应和间接效应都可以转化为反事实表达式。(306)

  • 中介公式,实际上包含了两个公式,分别用于计算自然直接效应和自然间接效应。当其满足因果图所明确、透明地显示出的假设时,就能展示如何根据数据估算出两个效应的值。

  • 下图适用的中介公式(306):

    NIE = Σm[P(M=m|X=1)-P(M=m|X=0)] × P(Y=1|X=0,M=m) (9.5)

    中括号内的表达式代表X对M的影响,乘号后的表达式代表了M对Y的影响(当X=0时)。由此就揭示了系数乘积规则的起源,并展示了两个非线性效应的乘积具体应当如何计算。与方程(9.3)不同,方程 (9.5)没有下标和do算子,因此其结果可以直接根据第一层的数据估计出来。

  • 从中介公式中,可以一目了然的看到有关直接效应和间接效应的一切:使它们变大或者变小都需要什么,什么时候回可以从观察或干预数据中估算它们,什么时候可以认为 一个中介物要对将观察到的变化传递给结果变量这件事“负责”。

中介个案研究

“全民学代数”:一套方案和它的副作用
吸烟基因:中介与干预

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止血带:隐藏的谬误

《THE BOOK OF WHY: THE NEW SCIENCE OF CAUSE AND EFFECT》

——JUDEA PEARL AND DANA MACKENZIE

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