我已经提到了在构建do演算的理论系统的过程中,我的一些学生做出的重要贡献。与任何其他的理论系统一样,它也以一种浑然一体的状态呈现出来,而这很可能掩盖了在构建它的过程中诸多贡献者所进行的尝试和所付出的努力。do演算理论系统的构建花费了20多年的时间,其中我的好几位学生和同事都为之做出了自己的贡献。
首先是托马斯·维尔玛,我遇到他时他还是一个16岁的男生。有一天,他的父亲把他带到我的办公室,对我说:“给他点儿事做吧。”他太聪明了,高中教学内容完全无法引起他的兴趣,而他最终在学术上取得的成就也的确令人惊叹。维尔玛证明了广为人知的d分离性(简而言之,指你可以使用路径阻断规则来确定哪些独立性应该在数据中成立)。而且更令人惊讶的是,他告诉我,他在证明d分离性时把它当成了一道家庭作业题,而不是一个尚待证明的重要猜想!不得不说,有时候年轻和天真确有其优势。现在,你仍然可以从do演算的规则1以及路径阻断在因果关系之梯第一层级上的印记中一瞥其证明留下的馈赠。
但是,如果没有一个补充性的说明来说明路径阻断这种解决方案已经非常完美,不存在进一步改进的可能,那么维尔玛的证明效度就会大打折扣。也就是说,你还需要证明除了通过路径阻断揭示出来的独立性之外,该因果图不隐含其他的独立性。这部分关键的补充性证明是由我的另一位学生丹·盖革完成的。在我承诺他,如果他能完成两个定理的证明,我就立即给他一个博士学位之后,他从加州大学洛杉矶分校的研究团队转到了我的研究实验室。他真的做到了,而我也兑现了承诺!他现在是我的母校以色列理工学院计算机科学系的系主任。
丹并不是我从其他部门“挖”来的唯一一名优秀的学生。1997年的一天,我在加州大学洛杉矶分校泳池的更衣室更衣时,和旁边的一位中国小伙子交谈起来。我得知他是一名物理学博士,于是根据我当时的一贯做法,我开始试图说服他转到我正在从事的人工智能领域。他并没有立即被我说服,但是第二天,我收到了他的朋友田进发来的一封电子邮件,田进说他希望从物理学转向计算机科学,问我是否有适合他的有挑战性的暑期项目。两天后,他就来到我的实验室开始工作了。
4年后,也就是2001年4月,他用一个简单的图解标准震撼了世界,这个图解标准概括了因果关系的前门、后门和我们当时能想到的所有门。我记得我是在圣达菲的一次会议上向大家介绍田进提出的标准的。当时,该领域的各位专家轮番盯着我们的研究海报,纷纷摇着头表示不相信。这样一个简单的标准怎么会适用于所有的图示呢?
20世纪90年代,田进(现为爱荷华州立大学教授)刚刚来到我们的实验室时,其思维方式对我们来说是陌生的。我们的对话总是充斥着极富想象力的隐喻和不成熟的猜想。但除非某项发现足够严谨,已经过证明,并且至少反复梳理过五次以上,否则田进永远不会公开宣布他的成果。大胆猜想与严谨求证的结合让田进实现了他的学术目标。田进提出的方法后来被称为“c分解”(c–decomposition),正是在此方法的基础之上,伊利亚·斯皮塞后来为do演算开发出了一整套完整的算法系统。对我而言,这个故事的寓意可能是:永远不要低估更衣室对话的力量!
在这场历时10年的有关干预行动应如何理解的纷争的最后阶段,伊利亚·斯皮塞加入了。他加入的时机正是我方最为艰难的时期。当时我正忙于为我不幸遇难的儿子丹尼,一名反西方恐怖主义的受害者建立基金会。我一直以来都期望我的学生自力更生,而在那段自顾不暇的时间里,这个期望被推向了极致。而他们返还给了我一份最好的礼物,为do演算理论系统的建构添上了最后的点睛之笔,这是我仅凭一己之力无法做到的。事实上,我曾试图阻止伊利亚去证明do演算的完备性。因为完备性证明的困难是众所周知的,想要按时拿到博士学位的学生都避之唯恐不及。幸运的是,伊利亚没有听从我的建议,而是独自完成了这项艰巨的任务。
在一些关键时刻,我的几位同事也曾对我思考问题的方向产生了意义深远的启发。卡内基–梅隆大学的哲学教授彼得·斯伯茨是在我之前就开始使用网络模型研究因果关系的前辈,他的观点对我后续的研究有着非常关键的影响。在听到他在瑞典乌普萨拉发表的一次演讲后,我第一次意识到,执行干预可以被看作从因果图中删除箭头。在那之前,与历代统计学家一样,我一直戴着枷锁思考,试图只借助一张静态的概率分布图表来思考因果论。
删除箭头的想法也不能说是斯伯茨第一个提出的。早在1960年,两位瑞典经济学家,罗伯特·斯特罗茨和赫尔曼·沃德就提出了十分类似的想法。在当时的经济学世界中,还从来没有任何一项研究使用过图示分析的方法;相反,经济学家更多地依赖于结构方程模型,也即没有路径图的休厄尔·赖特方程。从路径图中删除箭头就相当于从结构方程模型中删除一个方程。因此,粗略来说,是斯特罗茨和沃德先提出了这一想法。而如果我们进一步追溯历史的话就会发现,在他们之前,特里夫·哈维默(挪威经济学家和诺贝尔奖获得者)曾在1943年就提出用修改方程的方法来表示干预。
但无论如何,斯伯茨将删除方程的思想移植到了因果图领域,转换为删除因果图中的箭头这一想法仍然激发了大量的新见解和新成果的出现。后门标准就是这种转换思想的第一个衍生成果,而do演算可以算是第二个。并且,这种转换带来的红利仍然有待挖掘,在反事实、(实验结果)普遍化、数据缺失情况下的结果估计和机器学习等研究领域,无数新成果依然在不断涌现。
如果我可以不那么谦虚,我会以艾萨克·牛顿的名言“站在巨人的肩膀上”来结束本节。但出于本性,我更想引用《犹太法典》中的一句话:“从我的老师那儿我学到了很多,从我的同事那儿我学到了更多,从我的学生那儿我学到的最多。”(《禁食篇》7a)。如果没有维尔玛、盖革、田进和斯皮塞等人的贡献,do算子和do演算就不会展现出今天的辉煌。