因果推論

因果推論（いんかすいろん、）とは、因果性、すなわち原因とその結果との関係を同定する過程である。因果性の研究は古代哲学から現代の神経心理学にまで及んでおり、因果性の本質についての前提は、先行する事象が後続する事象に先立つという関係として示されることがある。原因と結果に関する最初期のプロトサイエンス的研究は、アリストテレスの『自然学』において見られる。因果推論（）は因果推論の一例である。

原因と結果の理解因果関係は、力の伝達として理解されることがある。AがBを引き起こすならば、AはBに対して力（または因果的力）を伝達し、それによって結果が生じなければならない。因果関係は時間の経過に伴う変化を示唆しており、原因と結果は時間的に関連し、原因は結果に先立つ。

因果性は、力の不在下でも、偶然性（contingency）の概念を通じて推論され得る。原因は除去（または停止）である場合もある。たとえば、構造物から支柱を取り除いて崩壊を引き起こすことや、降水の欠如が植物の萎れを引き起こすことがこれに当たる。

人間は因果的な理解の助けを借りて、多くの主題（たとえば社会的状況や反事実的状況、実験科学など）について推論することができる。理解は、原因と結果を把握する能力に依存する。人々は、他人の行動の原因について推論し（その意図を理解し適切に行動するため）、また自分の行為がもたらしうる結果を理解できなければならない。反事実的議論は多くの状況で提示され、人間は「もし〜だったらどうなっていたか」と考える傾向がある。それは現在の状況には何ら影響しない場合であってもそうである。

原因と結果の関係は、対象のカテゴリーを定義する。「翼」は「鳥」というカテゴリーの特徴であり、この特徴は同カテゴリーのもう一つの特徴である飛行能力と因果的に相互連関している。

従来、認知心理学の研究は、原因と効果がいずれも二値変数である場合の因果関係、すなわち原因と効果が存在するか否かのどちらかである場合に焦点を当ててきたJenkins, H. M., & Ward, W. C. (1965). Judgment of contingency between responses and outcomes. Psychological Monographs, 79, ( 1, Whole No. 594).Cheng, P. W. (1997). From covariation to causation: A causal power theory. Psychological Review, 104, 367–405.。しかし、原因と効果がいずれも連続値を取ることもあり得る。たとえば、ラジオの音量ノブを回すこと（原因）は、音の強さ（効果）を増減させる。このような場合、原因と効果の変数間の関係は数学的関数に類似したものとなり、原因変数の変化が効果変数の値を変化させる。この種の関係の人間による学習は、「機能学習」（）という分野で研究されてきたCarroll, J. D. (1963). Functional learning: The learning of continuous functional mappings relating stimulus and response continua. NJ: Education Testing Service PrincetonBrehmer, B. (1974). Hypotheses about relations between scaled variables in the learning of probabilistic inference tasks. Organizational Behavior and Human Performance, 11, 1–27.Koh, K., & Meyer, D. E. (1991). Function learning: Induction of continuous stimulus-response relations. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 17, 811–836.。

それでもなお、連続的な数学モデルの物理的応用は、実際には文字通りには連続的ではないことがよく理解されているMaddy, Penelope (2017). Set-Theoretic Foundations。ラジオのノブは非可算無限個の可能な値を取るわけではなく、ノブ自体の機械的・物理的性質によって完全に制限された有限個の可能な値しか取らない。工学応用に用いられる連続数学と、その工学によって生み出される物理的成果物との間に、一対一の対応関係は存在しない。実際、これは数学の哲学における顕著な問題の一つであるEklund, Matti (2019). Stanford Encyclopedia of Philosophy: Fictionalism Balaguer, Mark (2018). Stanford Encyclopedia of Philosophy: Fictionalism in the Philosophy of Mathematics 。この未解決の問題に対する可能な答えの一つは、現実は（おそらくプランクスケールで）ラスタライズされており、根本的に離散的である、というものである（ループ量子重力理論を参照）。数学的虚構主義（）の理論はこうして展開される。すなわち、連続的な数学は、測定データなしに図形や形状の直観的なアイデアを通じて幾何学的に推論するために用いられる、イメージの虚構的構成物にすぎない、とするのである。

原因と結果はまた、推計統計学を通じて確率的に理解されることもある。ここでは相関と因果の区別が重要となる。二つの変数が相関しているからといって、一方が他方を引き起こしたとは限らない。たとえば、アイスクリームの売上は溺死による死亡者数と相関している。しかし、これはアイスクリームが溺死を引き起こすためでも、溺死がアイスクリームの購入を促すためでもない。むしろ、第三の要因が両方を引き起こしているのである。この場合、暑い天候が人々にアイスクリームを買わせ、水泳に行かせており、後者が溺水の確率を高めている。二つの変数間の相関を説明しうるこのような他の原因を、交絡変数と呼ぶ。

このように、因果関係を確定することは非常に困難であり、統計的観察だけでは不可能だと言ってもよい。統計研究は、交絡因子の疑いのある変数を統制することで問題を緩和できるが、観察された相関が統制されなかった何らかの因子によって引き起こされている可能性は依然として残る。科学的方法はこの問題への解決策である。科学的実験では、実験者が独立変数を操作し、従属変数の変化を観察する。独立変数が標本全体にわたって無作為に操作される限り（たとえば医学研究では、参加者の半分が無作為に治療群へ、残りの半分がプラセボ群へ割り付けられる）、独立変数と従属変数の双方の変化を引き起こす交絡変数は存在しえない。独立変数は実験者によって統制されているからである。

因果性は現代物理学における重要な問いである。決定論的な理論によれば、現在についての完全な知識があれば、いかなる将来の事象も原理的に予測できる。現在の事態によっていかなる帰結が引き起こされるかを正確に計算できるからである。しかし、量子力学は、非決定的な事象（先行する原因によって決定されない事象）の可能性を復活させた。量子力学的な事象の帰結が本当に非決定的であるかどうかは、今日の物理学における最大級の未解決問題の一つであり、量子力学の解釈や、特殊相対性理論の因果構造との和解という問題の一部をなしている。

因果性の理論は、自由意志をめぐる議論においても重要な役割を果たす。たとえば、決定論が正しいとすれば、私たちの行為は先行する事象によって引き起こされていることを意味するが、非両立論者（）は、これは自由意志と両立しないと論じる。その結果、非両立論者は二つの主要な陣営に分かれる。人間の行為は先行する原因によって決定されていないと論じる自由意志論者（リバタリアン。政治的自由主義者〈〉とは混同してはならない）と、自由意志は存在しないと論じるハードな決定論者である。自由意志論者の哲学者にとっての主な課題は、人間の行為が先行する事象によって引き起こされていないとすれば、いかにして引き起こされるのかを説明することである。量子力学を挙げて、人間の行為は決定論的ではないかもしれないことの証拠とする者もいるBalaguer, Mark. (2010). MIT Press: Free Will as an Open Scientific Problem Hameroff, Stewart. (2012). Front Integr Neurosci.:How quantum brain biology can rescue conscious free will. 。自由意志論者にもハードな決定論者にも反対の立場を取るのが両立論者（）であり、自由意志の存在は決定論と両立すると論じる。

原因と結果の推論人間は原因と結果を理解する傾向を生まれつき備えており、双方向に推論を行う。時間的手がかりは因果性を示す。事象を観察するとき、人々は事象に先立つものがそれを引き起こし、事象に後続するものはその結果であると想定する。

運動の一致と空間的関係もまた、原因と結果を推論するもう一つの手がかりである。複数の物体が一緒に動くとき（または一方の物体が他方の物体の運動を開始させたように見えるとき）、その関係から因果性が推論される。こうした関係から有生性が推論されることもある。

因果推論はほとんど自動的に活性化されうる。しかし、原因と結果についての推論が、因果性の根底にあるメカニズムの理解を必ずしも示すわけではなく、因果性は「認知的錯覚」と形容されてきた。原因と結果についての理解の多くは連合に基づいており、事象が互いにどう関連しているかについての理解を伴わない。

2013年の神経心理学研究は、人間が新しい情報を古い情報に適合させることを実証した。これは逆転した因果的経験を示唆する。すなわち、行為主体と行為との因果的つながりを理解するには、結果に対してア・ポステリオリに原因が帰属されなければならないというのである。フリードリヒ・ニーチェは『権力への意志』において、アリストテレス的因果性（原因が結果に先立つ）に反対の立場を論じたFriedrich Nietzsche. The Will To Power. circa 1880s, which recent neuropsychological experiments confirm.

477 (Nov. 1887-March 1888)

"I maintain the phenomenality of the inner world, too: every- thing of which we become conscious is arranged, simplified, schematized, interpreted through and through — the actual process of inner "perception," the causal connection between thoughts, feelings, desires, between subject and object, are absolutely hidden from us — and are perhaps purely imaginary. The "apparent inner world" is governed by just the same forms and procedures as the "outer" world. We never encounter "facts": pleasure and displeasure are subsequent and derivative intellectual phenomena —

"Causality" eludes us; to suppose a direct causal link between thoughts, as logic does — that is the consequence of the crudest and clumsiest observation. Between two thoughts all kinds of affects play their game: but their motions are too fast, therefore we fail to recognize them, we deny them —

"Thinking" as epistemologists conceive it, simply does not occur: it is a quite arbitrary fiction, arrived at by selecting one element from the process and eliminating all the rest, an artificial arrangement for the purpose of intelligibility —

The "spirit," something that thinks: where possible even "absolute, pure spirit" – this conception is a second derivative of that false introspection which believes in "thinking": first an act is imagined which simply does not occur, "thinking," and secondly a subject-substratum in which every act of thinking, and nothing else, has its origin: that is to say, both the deed and the doer are fictions.。

人間は原因と結果を理解する。研究によれば、ラットやサルといった他の動物が原因と結果を理解しているかどうかは定かではない。動物は、意思決定を改善し、過去および未来の事象について推論を行うために、原因と結果に関する情報を利用している可能性がある。人間の理性や事象についての学習を導く一定のものが因果性である。因果的な配慮は、人々が環境について推論する仕様に不可欠であるSloman, S. A. (2005). Causal models. New York, NY: Oxford University Press.。人間は因果的な手がかりとそれに関連する効果を用いて、意思決定や予測を行い、変化をもたらすメカニズムを理解するHagmayer, Y., Sloman, S. A., Lagnado, D. A., & Waldmann, M. R. (2007). "Causal reasoning through intervention." In A. Gopnik & L. Schulz (Eds.), Causal learning: Psychology, philosophy, and computation (pp. 86–100). Oxford, England: Oxford University Press.。

因果関係の型因果関係の観察の結果として、いくつかの型の因果モデルが発展してきた。すなわち、共通原因関係、共通結果関係、因果連鎖、そして因果的恒常性である。

共通原因関係では、単一の原因が複数の効果を持つ：

ウイルスは、複数の効果（発熱、頭痛、吐き気）をもたらす単一の原因の例である。

共通結果関係では、複数の原因が一つの効果に収束する：

政府支出の増加は、複数の原因（失業の減少、通貨価値の低下、赤字の拡大）を持つ単一の効果の例である。

因果連鎖では、一つの原因が一つの効果を誘発し、その効果がさらに別の効果を誘発する：

睡眠不足が疲労につながり、それが協調運動の低下につながる、というのが例である。

因果的恒常性（）では、因果関係が安定した循環、あるいは強化メカニズムを形成する：

鳥類においては、羽毛、中空の骨、高い代謝率、飛行が互いを強化し合っており、個々の事例ではなく全体への適応が因果関係の始まりとなる。

因果推論の型

因果的な理解が自動的に働くこともあるが、複雑な状況では高度な推論が必要になる。因果推論の型としては以下のものがある。

演繹

演繹は一般則を前提とし、ある事象が必然の結論として導かれる。結論は他の議論に基づいて演繹されることがあり、それによって原因と結果の関係が決定されることがある。

帰納

帰納は不確実性の下で行われる推論であり、結論は蓋然的であって保証されない。帰納は因果性について推測するために用いることができる。

アブダクション

アブダクションでは、前提は結論を保証しない。アブダクションはデータ記述から仮説へと進むが、そこに原因と結果の必然的な関係はない。

モデル人間が因果性についてどのように推論するかについて、いくつかのモデルがある。

依存モデル依存モデル（）は、効果が原因に従属すると主張する。原因と効果は確率的な関係にある。

共変動モデル共変動（規則性）モデルは依存モデルの一種であり、人間は原因と効果の一致によって両者の関係を理解し、原因の変化が効果の変化をもたらすと推論すると考える。

メカニズムモデルこのモデルは、原因と効果がメカニズム的に関連していると考える。この場合、原因と効果の根底には基本的な過程が存在する。

力学モデル因果表現に関するこのモデルは、原因が力のパターンによって表象されると考える。力理論（）は、因果表現と因果推論（すなわち、複数の因果関係の合成から推論を引き出すこと）に適用される力学モデルの拡張である。

人間における発達子どもは幼いうちから因果性を理解し、原因と結果に基づいて推論を行う能力を発達させる。研究によっては、生後8か月の子どもですら原因と結果を理解できると示唆するものもある。メカニズムの理解と因果性の理解は密接に関係しており、子どもはメカニズムの働きを理解するために原因と結果を理解する必要があり、それによって初めて因果関係を理解できるようになる。子どもは幼いうちからメカニズムと、ひいては因果性を理解するために「なぜ?」と問う。子どもの最初の「なぜ」の質問は、しばしば何かを説明しようとする最初の試みと一致し、言語習得後1年以内に起こる。子どもはメカニズムと因果性を理解するために「なぜ」と尋ねるのである。

幼少期に因果性を理解し推論する能力があることで、子どもは多くの主題について素朴な理論（）を発達させることができる。因果性は、子どもが物理学、言語、概念、そして他者の行動について学ぶ助けとなる。子どもの持つ因果的理解には発達的パターンが存在する。

乳児は因果的力についての理解を持っている。特定の原因は特定の効果を持つことを知っているのである。乳児期後期から幼児期前期にかけての子どもは、機能的関係を理解する。すなわち、特定の性質（またはメカニズムの構成要素）が特定の機能を持つということである。また、因果的密度、すなわち原因が複雑な仕方で相互作用しうることも理解している。

より年長の子どもや成人は、メカニズム的断片についての理解を発達させ続ける。彼らは稼働するシステムの構成要素を切り離して理解するが、システムの完全なメカニズム的詳細が明らかになるのは成人期になってからである。ジャン・ピアジェは、前操作期・具体的操作期・形式的操作期という発達段階を定義した。

文化を越えた比較因果的帰属は文化によって異なることが、いくつかの点で示されている：

因果的帰属 Yan と Gaier は、大学生の成否の因果的帰属について、アメリカ人学生群とアジア系学生群という2群間で調査した。アジア系の集団は中国、韓国、日本、東南アジア出身者からなり、4つの国籍間で学業成績は類似していた。学生らは、他者の学校での成功や失敗が生まれつきの能力によるものか努力の賜物によるものかを判断するよう求められた。アメリカ人の参加者は、アジア系の参加者に比べて、学業成就を能力に帰属させる傾向がはるかに強かった。アメリカ人は成功を努力によるものと評価する傾向があったが、失敗は努力不足の結果とは認識されなかった。アジア系学生にはこのパターンは見られなかった。

西洋と東洋の子どもおよび成人の比較研究は、特定の病気の因果性の帰属について文化間の差異があることを示唆している。病気の話を読み、その原因について推論させると、両群ともほとんどの病気の生物学的原因を理解していた。しかし、すべての子どもと東洋人の成人は、一部の病気（およびその治療法）を魔術的な原因にも帰属させていた。

因果的動機づけ個人主義的または集団主義的文化の成員は、アニメーション化された物体の小規模な運動の起源や動機づけ、すなわちアニメーション化された物体の集団の中で何が運動を引き起こすのかについて、異なる帰属を行うことがある。イギリス、中国、香港からの参加者に、コンピュータ画面上で泳ぐ魚のアニメーション映像を見せた。映像では中央の魚が魚群に向かって、あるいは魚群から離れて移動し、参加者は魚の間の関係を判断するよう求められた。すなわち、内的動機づけ（中央の魚は餌を探していた）か、外的動機づけ（中央の魚は仲間に加わりたがっていた）かである。別の一連の映像では、魚群こそが主要な行為主体であり、個々の魚は作用を受ける側であることが示唆された。これらの異なる映像により、集団と個人のどちらの行動が異文化間で好まれる動因となるかを判定することが可能になった。

自己申告による結果からは、アジア系の参加者は集団が中心的焦点であり因果的主体である描写や状況を好み、西洋人は個人が主体である状況を好むことが示された。この効果は記憶過程にも及んだ。集団主義的参加者は、集団が主要な役割を果たす状況をよりよく記憶していた。これは、個人主義的文化の成員は独立的な行為主体に反応しやすく、集団主義的文化の成員は集団が個人の行動を導くときに反応しやすいことを示唆している。

ヒト以外の動物における因果推論因果推論は人間に固有のものではなく、動物も生存のための手がかりとして因果的情報を利用できることが多い。ラットは餌の報酬を得るために因果的な手がかりを汎化できる。ラットのような動物は、報酬を引き出しうるものについて推論することで、報酬に必要なメカニズムを学習できる。

カレドニアガラスは、因果的事象について推論する能力の対象として研究されてきた。この知的な種は、チンパンジーですらできないやり方で道具を使用し、複雑な道具を作って餌を手の届く範囲に引き寄せる。

この種を対象とした実験的研究は、かつて人間に固有と信じられていた仕方で隠れた原因を理解できることを示唆している。2つの実験のうち最初の実験では、カラスは閉鎖空間内に入れられ、餌が管の中にあり、何らかの努力なしには届かないようになっていた。人間がその閉鎖空間に入り、カーテンの後ろに回り、カーテンの穴から棒を餌の管の近くで振った。人間が閉鎖空間を出ると、カラスは自信を持って餌の場所へ進み、報酬を回収した。棒を動かしていた人間という原因（見えないにせよ）が消えたことを知っていたのである。2番目の実験では、誰も閉鎖空間に入ったり出たりしなかった。この場合、カラスは棒を動かした原因を知らず、自信なく餌の方へ進んだ。

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