“令二元工具 $Z$ 影响实际处理 $D$,结果为 $Y$。在潜在结果框架中定义处理反应 $D(z)$ 和结局 $Y(d)$。二元 LATE 识别定理逐项要求:”
形式陈述 ​
设总体单位从分布
必须把三个层次分开。Estimand 是潜在结果分布的泛函,例如
观测数据只含
对离散处理,也可逐个
直觉
因果问题比较的是同一单位所处的两个世界,而相关问题比较的是现实中落入两个组的不同单位。基本困难在于两世界不能同时被观察。随机化没有消除反事实缺失;它使缺失的那一项与处理分配在概率上可交换,于是组均值能够代表另一组看不见的世界。
“把
例子与边界
考虑四名学生的二元辅导方案,完整但不可同时观察的表为
| 学生 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 2 | 1 | 2 |
| 3 | 1 | 2 | 0 | 1 |
| 4 | 2 | 3 | 0 | 2 |
这里有限总体平均效应为
若分配改为在这四人中完全随机抽两人接受处理,则对随机化重复取期望,处理组观测均值分别无偏估计有限总体
边界之一是干扰。疫苗接种可能降低同村未接种者的感染风险,此时学生式的
还要区分单位层面与总体层面。平均效应为零可以由人人无效产生,也可以由一半获益、一半受害抵消;仅识别
推论与应用
从潜在结果目标到观测式需要一条完整链:一致性把
第一个等号是全期望公式,第二个使用条件交换性,第三个使用一致性;positivity 保证目标总体中的协变量层有可由数据确定的条件均值。三项是这条标准识别路线的充分条件,不能写成所有因果识别方法都不可替代的必要条件:工具变量、界限识别等路线依赖别的假设。缺少当前路线所需条件时,单纯增加样本无法填补识别缺口。
多值处理、动态方案和中介效应沿用同一语法,但潜在结果的索引会变成剂量、历史或联合干预。此时应先确定 estimand 的量词与总体,再判断数据结构是否支持识别;不能先跑算法,再把输出追认为因果效应。
参考资料
- Donald B. Rubin, “Estimating Causal Effects of Treatments in Randomized and Nonrandomized Studies,” Journal of Educational Psychology 66(5), 1974, pp. 688–701。
- Jerzy Neyman, “On the Application of Probability Theory to Agricultural Experiments. Essay on Principles. Section 9” (1923), translated by Dorota M. Dabrowska and Terence P. Speed, Statistical Science 5(4), 1990, pp. 465–472。
- Miguel A. Hernán and James M. Robins, Causal Inference: What If, Chapman & Hall/CRC, 2020,Ch. 1–3;本页另核对作者 Causal Inference 2015 讲义稿 Technical Point 2.3 与 §3.4,MIT 托管讲义。
- Guido W. Imbens and Donald B. Rubin, Causal Inference for Statistics, Social, and Biomedical Sciences, Cambridge University Press, 2015,Ch. 1–3。