同一种蛋白质关系,可能在不同患者身上强弱不同,甚至方向相反。若把所有人的重复测量混在一起,硬学一张统一的因果图,结果可能看起来很整齐,却漏掉真正存在的联系。这篇论文处理的正是这类聚类数据——例如同一患者的多次测量天然属于一组,组内记录更相似,组间关系也未必完全一致。
作者把混合效应引入 DAG 结构学习。DAG(有向无环图)用箭头表示变量间可能的因果先后,并禁止箭头绕一圈回到原点。新方法同时学习固定效应,也就是各群组共享的总体结构;以及随机效应,也就是每个群组相对总体的局部偏离。最关键的一步,是用可微的图耦合机制约束两部分:无论共同边与群组差异怎样组合,它们的并集都不能形成环。作者还给出可证明收敛的优化方法,并以批量方式更新多个群组,可处理数百个节点。论文称,真实与合成实验中,该方法找到了其他估计器漏掉的依赖关系;但仅凭观察数据学习因果结构,仍需依赖无隐藏混杂等假设。