课题基金 / 基金详情

复杂试验和大数据中因果推断的方法和理论

批准号:
12071242
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
刘汉中
依托单位:
学科分类:
贝叶斯统计与统计应用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘汉中

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在大规模随机化试验和观察性研究中,研究者能够获得大量的高维的协变量信息,例如年龄、性别、基因信息、消费行为等,而且协变量的结构越来越复杂,以图片、文本、音频、视频等方式呈现。如何利用这些高维复杂的协变量信息探索因果关系成为大数据和人工智能领域研究的核心和热点问题。本项目主要研究复杂试验和大数据中因果推断的统计学方法和理论。具体而言,本项目基于潜在结果模型和随机化推断的框架,主要研究随机区组试验中的高维变量选择、稀疏建模、重新随机化和bootstrap等方法的理论性质;研究顺序随机化试验中的高维回归调整和重新随机化的方法和理论;研究裂区试验中平均因果效应的估计和推断方法;并研究大数据中异质性因果效应的统计推断方法及其在个性化医疗、精准营销等领域的应用。最后,应用这些方法和理论解决农业、医学、经济、社会科学等领域中的因果问题。
英文摘要
In large-scale randomized experiments and observational studies, researchers often observe a huge amount of high-dimensional covariates, such as age, gender, genetic, and consumer behaviors. Moreover, the structure of covariates becomes more and more complex, for example, image, text, audio, video and so on. How to use these covariates information to efficiently estimate and infer causal relationships is becoming an important and hot research problem in big data and Artificial Intelligence. This project mainly focuses on developing statistical theory and methods for drawing causal inference from complex experiments and big data. Specifically, under the potential outcomes causal model and randomization-based inference framework, this project investigates theoretical properties of high-dimensional variable selection, sparse modeling, re-randomization, and bootstrap in randomized block experiments; develops high-dimensional regression adjustment and re-randomization theory and methods in sequentially randomized experiments; studies statistical methods for estimating and inferring average treatment effect in split-plot experiments; and explores statistical and machine learning methods for estimating heterogeneous treatment effect from big data with applications in personalized medicine and precision marketing. Finally, this project will apply the developed theory and methods to solve causal problems in fields of agriculture, medical science, economics and political science.
因果关系的探讨一直是自然科学和社会科学领域的核心议题,随机化试验被视为进行因果推断的“金标准”。本项目主要研究复杂随机化试验中估计和推断因果效应的高维回归调整与重随机化方法及其理论,并在试验设计和分析方面做出了重要的基础性理论贡献。主要成果包括:(1)系统研究了分层随机化试验中的回归调整与重随机化方法,建立了严谨的基于设计的因果推断理论,并提出了重随机化的快速计算算法。这些成果在临床试验、生物医学等领域具有广泛的应用前景;(2)提出了协变量自适应随机化下的模型辅助推断理论,解决了约翰霍普金斯大学知名学者BingKai Wang、Elizabeth Ogburn和Michael Rosenblum提出的一个公开问题:在协变量自适应随机化下,若在协方差分析中加入除去分层变量外的更多协变量,所得到的估计在任意模型误设下是否是相合的?如何计算其渐近方差?(3)建立了群组随机化和裂区试验中的重随机化与回归调整理论。群组随机化和裂区试验广泛应用于社会科学和公共卫生等领域,通常使用重随机化来平衡协变量,但基于设计的理论研究仍较为缺乏。本项目研究了群组和裂区重随机化下平均因果效应估计的渐近理论,证明了重随机化能够提高因果效应估计的精度,并探讨了群组与裂区重随机化中的协变量调整方法,证明了模型辅助的点估计与区间估计仍然适用。这一成果为因果推断的实践提供了重要的理论指导。.本项目共发表论文12篇,其中5篇发表于统计学四大顶级期刊(3篇JASA,2篇Biometrika),2篇发表于JBES,3篇发表于Biometrics。项目成果已被Google Scholar引用超过120次,并在重要学术会议上作报告15余次。其成果在临床试验和政策评估等领域具有广泛的应用前景,并得到了美国艺术与科学院院士Donald Rubin、ET责任主编Peter C.B. Phillips(耶鲁大学)、威斯康星大学麦迪逊分校讲席教授Jun Shao等学者的广泛引用和好评。.此外,本项目还培养了5名博士研究生,其中2人已顺利毕业,并培养了1名中青年学术带头人,入选了某国家级青年人才计划。
高维变量选择方法在Neyman-Rubin因果推断模型中的理论和应用
  • 批准号:
    11701316
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘汉中
  • 依托单位:
国内基金
海外基金