內容簡介
因果革命：人工智慧的大未來(硬殼精裝)
內容簡介
大數據為什麼不夠聰明？
比機率更強大的思考工具又是什麼？
電腦科學界諾貝爾獎「圖靈獎」得主暨貝氏網路研發先驅Judea Pearl總結畢生研究成果，聯手獲獎的統計學家Dana Mackenzie，提出改變人工智慧及科學界的重要工具！
▎大數據看似厲害，其實有很大的侷限
近幾年大數據當紅，加上它在許多領域的成功運用，其地位與能力備受追捧。與大數據密切相關的統計學，是法蘭西斯・高爾頓與卡爾・皮爾森解答對於遺傳的疑問未果，而開發出來的學科，這門學科創立後興盛數十載，其名言「相關不是因果」影響科學界經常止步於探究「關聯」而非「因果」，並且長期受資料本位的歷史所影響，認為資料無所不能，但是朱迪亞・珀爾希望藉此書告訴讀者，資料本身一點也不智慧。
▎要發展出「強AI」，機率思考仍遠遠不夠
一九八○年代初，朱迪亞・珀爾認為不確定性是AI所欠缺的最重要的能力，於是運用機率開發出強大的推理工具——貝氏網路，因而獲得有電腦科學界諾貝爾獎之稱的「圖靈獎」。貝氏網路是首先讓電腦以灰階方式思考的工具，至今仍極受人工智慧界倚重，然而到了一九八○年代末，珀爾認為貝氏網路仍沒有填補人工智慧和人類智慧的差距，於是他轉而研究如何教AI學會「因果推論」，本書便是整理了歷代科學家推展因果革命的努力與成果。
▎從「求得相關性」的舊階段，邁入「釐清因果關係」的新時代
本書最初幾章是有趣的科學史，探討科學家追求因果解釋的過程如何受挫，以致發展出統計學，並讓統計學方法長期引領學界研究。接著書中有大約一半篇幅，作者以實例示範因果語言（圖示模型）如何解決傳統統計學認為無解的難題，逐一揭示「因果階梯」三大分層的能力（越高的層級，認知挑戰越高，越難理出因果關係），並讓讀者了解因果革命路上諸人的努力與進展，以及這些進展的重要性。本書末尾回頭說明因果革命相對於人工智慧各重要發展面向（比如大數據、深度學習、資料探勘、機器學習等），有何勝出之處、能對它們起什麼正面影響，以及最重要的——「因果革命」將會如何改變人工智慧。
▎「因果革命」不只影響人工智慧，還影響各研究領域
現今機器學習運作時仰賴的是「相關性」，而不是「因果」，如果能成功將因果思考導入電腦，將使電腦變成真正的科學家，使它們成為我們的得力伙伴，提供我們更合理的洞見。由於因果思考可以呈現罪責，電腦能因而具備道德感——「具備道德感的強AI」是因果革命在人工智慧領域的終極追求，作者形容這「是人工智慧給人類的第一個、也是最好的禮物」。
因果性研究還釐清了我們多年來對許多知識本質的不解，改變我們對於眾多問題的認識，這些問題牽涉的層面無所不包，舉凡涉及解讀資料以及根據解釋而採取的作法（像是致病因素、醫療資源分配、公共政策擬定等），都能受益。集結眾多領域學人之力才有如今成果的因果革命，亦將回頭影響整個科學界，珀爾形容它「將使科學的體質更加健全，是人工智慧給人類的第二個禮物」。在美國，因果科學已經開始被大學列入課程……
▎我們強烈建議這些人士閱讀這本書：
（1）資料科學家與大數據研究者，以及對大數據深感興趣的人
（2）統計學家、數學家，電腦科學相關從業人員與學習者
（3）對經濟趨勢與科研發展有興趣的一般大眾
（4）希望培養科學素養，了解最新科學方法的學子
各界盛讚
《快思慢想》作者暨諾貝爾獎得主康納曼、《大演算》作者多明哥斯、谷歌網路推廣長文特‧瑟夫、微軟研究實驗室主任艾瑞克‧霍爾維茲
————重磅推薦！————
◎谷歌網路推廣長文特‧瑟夫：
珀爾近三十年來的學術成就，為人工智慧發展提供堅實的理論基礎……同時把「思考機器」提升到另一個境界。
◎《大演算》作者佩德羅‧多明哥斯：
因果如果不是相關，那又是什麼？拜朱迪亞‧珀爾的劃時代研究之賜，現在我們已能精確回答這個問題。想理解世界如何運行，這本引人入勝且讀來愉快的書是理想的起點。
◎微軟研究實驗室科技研究員及主任艾瑞克‧霍爾維茲：
朱迪亞‧珀爾是人工智慧領域、甚至整個電腦科學界革命的核心人物。
◎諾貝爾經濟學獎得主及《快思慢想》作者丹尼爾‧康納曼 ：
各位是否曾疑惑「相關」和「因果」究竟是什麼關係？這本精彩著作深入淺出地說明了答案。
◎《紐約時報》喬納山‧尼伊：解說十分詳盡……本書不僅詳盡介紹概念的發展史，也提供概念工具，讓讀者理解大數據的優勢與不足之處。
◎《自然》雜誌：「相關不是因果」這句科學俗語已在社會上造成影響……朱迪亞‧珀爾提出嶄新的數學解決方案……現在已在生物、醫學、社會科學和人工智慧領域開花結果。
◎《猶太日報》：深入淺出……珀爾是有遠見的因果革命領袖，這本書則是他最大的成就。
讀者好評
◎對電腦科學、統計學或人工智慧當今發展有興趣的人都應該讀讀。這本書如同康納曼的《快思慢想》，是作者畢生科學研究的總結，不僅對同領域科學家而言價值非凡，也是全人類的瑰寶。（讀者阿蘭‧約瑟夫‧坎恩）
◎朱迪亞‧珀爾的貝氏網路和因果圖以十分優雅的方式結合統計學、流行病學、決策和電腦科學等領域。他的研究成果賦予並擴大了大數據的潛力。這本書是市面上第一本為一般大眾介紹這主題的書籍，其影響將無以估計。（讀者湯瑪斯 J. 阿拉岡，流行病學家）
◎知名商學研究所都應該用這本書當成教材。我送了一本給我念大學時的院長。為了現在和未來的學生著想，我希望它能成為一門課。（讀者喬治‧莫札奇斯）
內容簡介
大數據為什麼不夠聰明？
比機率更強大的思考工具又是什麼？
電腦科學界諾貝爾獎「圖靈獎」得主暨貝氏網路研發先驅Judea Pearl總結畢生研究成果，聯手獲獎的統計學家Dana Mackenzie，提出改變人工智慧及科學界的重要工具！
▎大數據看似厲害，其實有很大的侷限
近幾年大數據當紅，加上它在許多領域的成功運用，其地位與能力備受追捧。與大數據密切相關的統計學，是法蘭西斯・高爾頓與卡爾・皮爾森解答對於遺傳的疑問未果，而開發出來的學科，這門學科創立後興盛數十載，其名言「相關不是因果」影響科學界經常止步於探究「關聯」而非「因果」，並且長期受資料本位的歷史所影響，認為資料無所不能，但是朱迪亞・珀爾希望藉此書告訴讀者，資料本身一點也不智慧。
▎要發展出「強AI」，機率思考仍遠遠不夠
一九八○年代初，朱迪亞・珀爾認為不確定性是AI所欠缺的最重要的能力，於是運用機率開發出強大的推理工具——貝氏網路，因而獲得有電腦科學界諾貝爾獎之稱的「圖靈獎」。貝氏網路是首先讓電腦以灰階方式思考的工具，至今仍極受人工智慧界倚重，然而到了一九八○年代末，珀爾認為貝氏網路仍沒有填補人工智慧和人類智慧的差距，於是他轉而研究如何教AI學會「因果推論」，本書便是整理了歷代科學家推展因果革命的努力與成果。
▎從「求得相關性」的舊階段，邁入「釐清因果關係」的新時代
本書最初幾章是有趣的科學史，探討科學家追求因果解釋的過程如何受挫，以致發展出統計學，並讓統計學方法長期引領學界研究。接著書中有大約一半篇幅，作者以實例示範因果語言（圖示模型）如何解決傳統統計學認為無解的難題，逐一揭示「因果階梯」三大分層的能力（越高的層級，認知挑戰越高，越難理出因果關係），並讓讀者了解因果革命路上諸人的努力與進展，以及這些進展的重要性。本書末尾回頭說明因果革命相對於人工智慧各重要發展面向（比如大數據、深度學習、資料探勘、機器學習等），有何勝出之處、能對它們起什麼正面影響，以及最重要的——「因果革命」將會如何改變人工智慧。
▎「因果革命」不只影響人工智慧，還影響各研究領域
現今機器學習運作時仰賴的是「相關性」，而不是「因果」，如果能成功將因果思考導入電腦，將使電腦變成真正的科學家，使它們成為我們的得力伙伴，提供我們更合理的洞見。由於因果思考可以呈現罪責，電腦能因而具備道德感——「具備道德感的強AI」是因果革命在人工智慧領域的終極追求，作者形容這「是人工智慧給人類的第一個、也是最好的禮物」。
因果性研究還釐清了我們多年來對許多知識本質的不解，改變我們對於眾多問題的認識，這些問題牽涉的層面無所不包，舉凡涉及解讀資料以及根據解釋而採取的作法（像是致病因素、醫療資源分配、公共政策擬定等），都能受益。集結眾多領域學人之力才有如今成果的因果革命，亦將回頭影響整個科學界，珀爾形容它「將使科學的體質更加健全，是人工智慧給人類的第二個禮物」。在美國，因果科學已經開始被大學列入課程……
▎我們強烈建議這些人士閱讀這本書：
（1）資料科學家與大數據研究者，以及對大數據深感興趣的人
（2）統計學家、數學家，電腦科學相關從業人員與學習者
（3）對經濟趨勢與科研發展有興趣的一般大眾
（4）希望培養科學素養，了解最新科學方法的學子
各界盛讚
《快思慢想》作者暨諾貝爾獎得主康納曼、《大演算》作者多明哥斯、谷歌網路推廣長文特‧瑟夫、微軟研究實驗室主任艾瑞克‧霍爾維茲
————重磅推薦！————
◎谷歌網路推廣長文特‧瑟夫：
珀爾近三十年來的學術成就，為人工智慧發展提供堅實的理論基礎……同時把「思考機器」提升到另一個境界。
◎《大演算》作者佩德羅‧多明哥斯：
因果如果不是相關，那又是什麼？拜朱迪亞‧珀爾的劃時代研究之賜，現在我們已能精確回答這個問題。想理解世界如何運行，這本引人入勝且讀來愉快的書是理想的起點。
◎微軟研究實驗室科技研究員及主任艾瑞克‧霍爾維茲：
朱迪亞‧珀爾是人工智慧領域、甚至整個電腦科學界革命的核心人物。
◎諾貝爾經濟學獎得主及《快思慢想》作者丹尼爾‧康納曼 ：
各位是否曾疑惑「相關」和「因果」究竟是什麼關係？這本精彩著作深入淺出地說明了答案。
◎《紐約時報》喬納山‧尼伊：解說十分詳盡……本書不僅詳盡介紹概念的發展史，也提供概念工具，讓讀者理解大數據的優勢與不足之處。
◎《自然》雜誌：「相關不是因果」這句科學俗語已在社會上造成影響……朱迪亞‧珀爾提出嶄新的數學解決方案……現在已在生物、醫學、社會科學和人工智慧領域開花結果。
◎《猶太日報》：深入淺出……珀爾是有遠見的因果革命領袖，這本書則是他最大的成就。
讀者好評
◎對電腦科學、統計學或人工智慧當今發展有興趣的人都應該讀讀。這本書如同康納曼的《快思慢想》，是作者畢生科學研究的總結，不僅對同領域科學家而言價值非凡，也是全人類的瑰寶。（讀者阿蘭‧約瑟夫‧坎恩）
◎朱迪亞‧珀爾的貝氏網路和因果圖以十分優雅的方式結合統計學、流行病學、決策和電腦科學等領域。他的研究成果賦予並擴大了大數據的潛力。這本書是市面上第一本為一般大眾介紹這主題的書籍，其影響將無以估計。（讀者湯瑪斯 J. 阿拉岡，流行病學家）
◎知名商學研究所都應該用這本書當成教材。我送了一本給我念大學時的院長。為了現在和未來的學生著想，我希望它能成為一門課。（讀者喬治‧莫札奇斯）
作者簡介
作者簡介
朱迪亞・珀爾Judea Pearl
因為研發貝氏網路，而獲得有「電腦科學界諾貝爾獎」之稱的圖靈獎，著有三本極具影響力的科普書籍。珀爾是美國國家科學院院士，也是首先進入IEEE智慧系統名人堂的十名科學家之一，獲得的獎項與榮譽博士學位多不勝數，包括盧梅哈特獎（認知科學學會）、富蘭克林獎章（富蘭克林研究所）以及拉克托斯獎（倫敦經濟學院）。他目前擔任加州大學洛杉磯分校電腦科學教授，同時是丹尼爾‧珀爾基金會創辦人及執行長，目前住在洛杉磯。
達納‧麥肯錫Dana Mackenzie
數學博士，現為科普作家，經常為《科學》、《新科學家》、《科學美國人》、《史密森尼》、《鸚鵡螺》和《發現》等雜誌撰稿。他寫的書《大碰撞：月球是怎麼形成的？》（The Big Splat, or How Our Moon Came to Be）曾經獲選為Audible.com網站2010年最佳有聲書。麥肯錫曾獲2012年傳播獎（美國數學聯合政策委員會）與2015年查文尼特數學解說獎（美國數學學會），他現在住在加州聖克魯茲。
譯者簡介
甘錫安
學業結束後由科學界踏入「譯界」，現為專職譯者。曾擔任Discovery頻道與資訊雜誌編譯，現仍定期為《科學人》及《BBC知識》等雜誌翻譯。書籍譯作包括《決斷的演算：預測、分析與好決策的11堂邏輯課》、《勝算：賭的科學與決策智慧》、《愛因斯坦1905》、《氣候創造歷史》、《現代主義烹調》等。目前住在有山有海有美食的台灣頭基隆，熱愛吸收各類知識，正努力朝「全方位譯人」的目標邁進。
朱迪亞・珀爾Judea Pearl
因為研發貝氏網路，而獲得有「電腦科學界諾貝爾獎」之稱的圖靈獎，著有三本極具影響力的科普書籍。珀爾是美國國家科學院院士，也是首先進入IEEE智慧系統名人堂的十名科學家之一，獲得的獎項與榮譽博士學位多不勝數，包括盧梅哈特獎（認知科學學會）、富蘭克林獎章（富蘭克林研究所）以及拉克托斯獎（倫敦經濟學院）。他目前擔任加州大學洛杉磯分校電腦科學教授，同時是丹尼爾‧珀爾基金會創辦人及執行長，目前住在洛杉磯。
達納‧麥肯錫Dana Mackenzie
數學博士，現為科普作家，經常為《科學》、《新科學家》、《科學美國人》、《史密森尼》、《鸚鵡螺》和《發現》等雜誌撰稿。他寫的書《大碰撞：月球是怎麼形成的？》（The Big Splat, or How Our Moon Came to Be）曾經獲選為Audible.com網站2010年最佳有聲書。麥肯錫曾獲2012年傳播獎（美國數學聯合政策委員會）與2015年查文尼特數學解說獎（美國數學學會），他現在住在加州聖克魯茲。
譯者簡介
甘錫安
學業結束後由科學界踏入「譯界」，現為專職譯者。曾擔任Discovery頻道與資訊雜誌編譯，現仍定期為《科學人》及《BBC知識》等雜誌翻譯。書籍譯作包括《決斷的演算：預測、分析與好決策的11堂邏輯課》、《勝算：賭的科學與決策智慧》、《愛因斯坦1905》、《氣候創造歷史》、《現代主義烹調》等。目前住在有山有海有美食的台灣頭基隆，熱愛吸收各類知識，正努力朝「全方位譯人」的目標邁進。
內容目錄
目錄
▎自序
這本書的目標有三個：一是以非數學語言讓讀者理解因果革命的詳細內涵，以及它將如何影響我們的生活和未來。二是為讀者介紹科學家遭遇及挑戰關鍵因果問題時，英勇解決的歷程。最後，則是把因果革命帶回人工智慧的最初本源，介紹如何讓機器人學習以我們的母語（即因果語言）溝通。
▎前言：思想勝過資料
法蘭西斯・高爾頓與卡爾・皮爾森運用跨世代資料解答他們對於遺傳的疑問，可惜沒有成功，於是他們開發出「統計」這門爾後興盛數十載的學科。從事研究的人都聽過「相關不是因果」這句統計學名言，該觀念影響學界長期探究「關聯」而不問「因果」。在資料本位的歷史影響下，今日我們甚至認為大數據可解答所有問題，但是朱迪亞・珀爾希望藉此書告訴讀者，資料本身一點也不智慧。1980年代末，研究人工智慧的珀爾發現，「機器無法理解因果關係」可能是它們無法具備人類智慧的關鍵原因，於是他轉而投身因果科學陣營，多年後他藉由這本書，總結了各路科學家推動因果革命的成果。
▎第一章 因果階梯
因果的三個層級／迷你圖靈測驗／機率與因果
珀爾研究機器學習時了解到，因果學習者至少必須掌握三個層級的認知能力，分別是：（一）觀看與觀察，以探知環境中的規律；（二）實行，亦即預測刻意改變環境的效果，並選擇適當改變以獲得想要的結果；以及（三）想像——因果階梯的三個層級「觀察」、「介入」和「反事實」便是由此而來，數學能證明這三個層級有根本上的不同，每個層級都具備前一層級缺少的能力。本章將介紹以因果圖進行推理的基礎概念、主要的建模工具，讓讀者慢慢見識因果推論模型詮釋資料、解答疑問的強大能力。
▎第二章 從海盜到天竺鼠：因果推論的創生
法蘭西斯‧高爾頓捨「因果」而擁抱「相關」／卡爾‧皮爾森把「因果」掃出統計學／萊特、天竺鼠和路徑圖／E PUR SI MUOVE（但地球依然在轉動）／貝氏連結將主觀機率帶進統計學界
十九世紀末，法蘭西斯・高爾頓想將《物種原始》的理論架構數學化，他花了八年嘗試解答族群遺傳特質維持恆定的原因，但是始終無解，最後放棄研究，轉而注意統計「相關」。高爾頓的門徒卡爾・皮爾森後來提出「相關係數」，直到現在，所有統計學家想知道資料組中兩個變項的關聯程度時，總是最先計算這個數字。第二章講述統計學如何忽視因果性，並且對各種資料導向的科學造成深遠影響。此外還將介紹對本書而言十分重要的遺傳學家西瓦爾‧萊特的故事；萊特於1920年代首先繪製因果圖，多年來一直是少數認真看待因果性的科學家。
▎第三章從證據到原因：當貝斯遇見福爾摩斯
電腦偵探波拿巴（Bonaparte）／貝斯牧師與逆機率問題／從貝氏法則到貝氏網路／貝氏網路：原因透露了哪些關於資料的線索？／我的行李在哪裡？從亞琛到尚吉巴島／真實世界中的貝氏網路／從貝氏網路到因果圖
1980年代初，珀爾認為不確定性是AI所欠缺的最重要的能力，於是運用機率，開發出處理不確定性推理的強大工具——貝氏網路，這是首先讓電腦以「灰階」方式思考的工具，至今仍被視為人工智慧頂尖典範。然而到了1980年代末，珀爾開始覺得自己錯了，他認為貝氏網路仍沒有填補人工智慧和人類智慧的差距。在這一章，他談了自己從貝氏網路忠實信徒變節，轉入因果性陣營的心路歷程。儘管如此，貝氏網路依然是今日人工智慧界極為倚重的工具，而且具備因果圖的許多數學基礎，因此這章以因果性簡略介紹貝氏法則和貝氏推理方法，並為讀者舉出幾個在實際生活中運用貝氏網路的範例。
▎第四章 干擾與去干擾：或說剷除潛在變項
干擾導致強烈恐懼／大自然的巧妙質問：隨機對照試驗為何有效用？／干擾的新典範／do運算子和後門準則
隨機對照試驗（RCT）是統計學對因果推論的重大貢獻，它的主要目標，是把要探討的變項與可能影響它們的其他變項分開。如何去除這些潛在變項造成的失真或「干擾」，是已經存在一世紀的難題，但科學家直到最近才體認到，解決這問題需要的不是統計學方法，而是因果方法。這章要從因果圖的觀點說明，RCT為何能協助估計兩變項之間的因果效應，而且不受干擾偏差影響，從中我們會了解RCT其實源自更基本的原理，其他方法未必都要奉它為圭臬。這一章還將說明因果圖如何讓我們把焦點從「干擾因子」轉移到「去干擾因子」，並且帶領讀者以出奇簡單的方式解決一般干擾問題。
▎第五章 煙霧瀰漫的爭議：除去迷霧
菸草：人為流行病／衛生總署委員會和希爾準則／吸菸對新生兒的影響／激烈爭議：科學與文化
十八世紀詹姆斯．林德發現柑橘類水果能預防壞血病，十九世紀約翰．史諾發現遭排泄物汙染的水會導致霍亂，這些偵察工作很幸運的一點是：原因與結果之間是一對一關係。二十世紀時「吸菸是否會致癌」爭議挑戰了單一因果關係概念，而且由於無法隨機指定某些人冒著健康風險吸菸數十年以進行對照，統計學家不只對答案難有共識，連如何理解問題都有不同看法。後來美國衛生總署委員會採用一連串非正式指導方針「希爾準則」，終於得出「吸菸會導致癌症」這結論，但這花了近十五年時間。這爭議讓許多人看清因果性的重要——如果科學家有適合的語言或方法來解答因果問題，得出結論將不再曠日廢時。
▎第六章破解悖論！
令人費解的蒙提霍爾問題／更多衝突偏差：柏克森悖論／辛普森悖論／以圖畫說明辛普森悖論
這章要讓讀者輕鬆一點，做一些有趣的動腦遊戲，談談蒙提霍爾悖論、辛普森悖論與柏克森悖論等知名的古典矛盾問題。其實這些悖論問題有嚴肅的一面——它們幾乎都與因果直覺抵觸，因此能讓我們深入分析這類直覺。悖論和視錯覺一樣，能夠揭露大腦的運作方式、大腦愛走的捷徑，以及大腦覺得矛盾的事物。因果悖論凸顯出與機率和統計邏輯衝突的直覺式因果推理型態，看看統計學家對它們有多麼頭痛，就能知道不用因果性眼鏡看世界往往容易出現誤判。這些問題提醒著科學家，人類直覺是以因果為基礎，而不是統計和邏輯。一起來看看這些經典悖論問題的新解吧！
▎第七章 超越調整：征服介入山
最簡單的路線：後門調整公式／前門準則／Do計算法——精神高於物質／科學的織錦，或是do管弦樂團的隱形樂手／史諾博士的詭異案例／好膽固醇和壞膽固醇
第七章到第九章將帶領讀者一步步登上因果階梯。本章要登上階梯的第二層——介入層，其重點是預測以往未曾嘗試的行動和策略可能產生什麼效果。除了說明可產出「是或否」答案的因果推論發動機的內在結構，還要教讀者尋找因果圖中的特定型態，像是後門調整、前門調整及工具變項等，它們在因果推論中扮演極吃重的角色。作者將示範這些工具如何解答以往困住科學家的難
▎自序
這本書的目標有三個：一是以非數學語言讓讀者理解因果革命的詳細內涵，以及它將如何影響我們的生活和未來。二是為讀者介紹科學家遭遇及挑戰關鍵因果問題時，英勇解決的歷程。最後，則是把因果革命帶回人工智慧的最初本源，介紹如何讓機器人學習以我們的母語（即因果語言）溝通。
▎前言：思想勝過資料
法蘭西斯・高爾頓與卡爾・皮爾森運用跨世代資料解答他們對於遺傳的疑問，可惜沒有成功，於是他們開發出「統計」這門爾後興盛數十載的學科。從事研究的人都聽過「相關不是因果」這句統計學名言，該觀念影響學界長期探究「關聯」而不問「因果」。在資料本位的歷史影響下，今日我們甚至認為大數據可解答所有問題，但是朱迪亞・珀爾希望藉此書告訴讀者，資料本身一點也不智慧。1980年代末，研究人工智慧的珀爾發現，「機器無法理解因果關係」可能是它們無法具備人類智慧的關鍵原因，於是他轉而投身因果科學陣營，多年後他藉由這本書，總結了各路科學家推動因果革命的成果。
▎第一章 因果階梯
因果的三個層級／迷你圖靈測驗／機率與因果
珀爾研究機器學習時了解到，因果學習者至少必須掌握三個層級的認知能力，分別是：（一）觀看與觀察，以探知環境中的規律；（二）實行，亦即預測刻意改變環境的效果，並選擇適當改變以獲得想要的結果；以及（三）想像——因果階梯的三個層級「觀察」、「介入」和「反事實」便是由此而來，數學能證明這三個層級有根本上的不同，每個層級都具備前一層級缺少的能力。本章將介紹以因果圖進行推理的基礎概念、主要的建模工具，讓讀者慢慢見識因果推論模型詮釋資料、解答疑問的強大能力。
▎第二章 從海盜到天竺鼠：因果推論的創生
法蘭西斯‧高爾頓捨「因果」而擁抱「相關」／卡爾‧皮爾森把「因果」掃出統計學／萊特、天竺鼠和路徑圖／E PUR SI MUOVE（但地球依然在轉動）／貝氏連結將主觀機率帶進統計學界
十九世紀末，法蘭西斯・高爾頓想將《物種原始》的理論架構數學化，他花了八年嘗試解答族群遺傳特質維持恆定的原因，但是始終無解，最後放棄研究，轉而注意統計「相關」。高爾頓的門徒卡爾・皮爾森後來提出「相關係數」，直到現在，所有統計學家想知道資料組中兩個變項的關聯程度時，總是最先計算這個數字。第二章講述統計學如何忽視因果性，並且對各種資料導向的科學造成深遠影響。此外還將介紹對本書而言十分重要的遺傳學家西瓦爾‧萊特的故事；萊特於1920年代首先繪製因果圖，多年來一直是少數認真看待因果性的科學家。
▎第三章從證據到原因：當貝斯遇見福爾摩斯
電腦偵探波拿巴（Bonaparte）／貝斯牧師與逆機率問題／從貝氏法則到貝氏網路／貝氏網路：原因透露了哪些關於資料的線索？／我的行李在哪裡？從亞琛到尚吉巴島／真實世界中的貝氏網路／從貝氏網路到因果圖
1980年代初，珀爾認為不確定性是AI所欠缺的最重要的能力，於是運用機率，開發出處理不確定性推理的強大工具——貝氏網路，這是首先讓電腦以「灰階」方式思考的工具，至今仍被視為人工智慧頂尖典範。然而到了1980年代末，珀爾開始覺得自己錯了，他認為貝氏網路仍沒有填補人工智慧和人類智慧的差距。在這一章，他談了自己從貝氏網路忠實信徒變節，轉入因果性陣營的心路歷程。儘管如此，貝氏網路依然是今日人工智慧界極為倚重的工具，而且具備因果圖的許多數學基礎，因此這章以因果性簡略介紹貝氏法則和貝氏推理方法，並為讀者舉出幾個在實際生活中運用貝氏網路的範例。
▎第四章 干擾與去干擾：或說剷除潛在變項
干擾導致強烈恐懼／大自然的巧妙質問：隨機對照試驗為何有效用？／干擾的新典範／do運算子和後門準則
隨機對照試驗（RCT）是統計學對因果推論的重大貢獻，它的主要目標，是把要探討的變項與可能影響它們的其他變項分開。如何去除這些潛在變項造成的失真或「干擾」，是已經存在一世紀的難題，但科學家直到最近才體認到，解決這問題需要的不是統計學方法，而是因果方法。這章要從因果圖的觀點說明，RCT為何能協助估計兩變項之間的因果效應，而且不受干擾偏差影響，從中我們會了解RCT其實源自更基本的原理，其他方法未必都要奉它為圭臬。這一章還將說明因果圖如何讓我們把焦點從「干擾因子」轉移到「去干擾因子」，並且帶領讀者以出奇簡單的方式解決一般干擾問題。
▎第五章 煙霧瀰漫的爭議：除去迷霧
菸草：人為流行病／衛生總署委員會和希爾準則／吸菸對新生兒的影響／激烈爭議：科學與文化
十八世紀詹姆斯．林德發現柑橘類水果能預防壞血病，十九世紀約翰．史諾發現遭排泄物汙染的水會導致霍亂，這些偵察工作很幸運的一點是：原因與結果之間是一對一關係。二十世紀時「吸菸是否會致癌」爭議挑戰了單一因果關係概念，而且由於無法隨機指定某些人冒著健康風險吸菸數十年以進行對照，統計學家不只對答案難有共識，連如何理解問題都有不同看法。後來美國衛生總署委員會採用一連串非正式指導方針「希爾準則」，終於得出「吸菸會導致癌症」這結論，但這花了近十五年時間。這爭議讓許多人看清因果性的重要——如果科學家有適合的語言或方法來解答因果問題，得出結論將不再曠日廢時。
▎第六章破解悖論！
令人費解的蒙提霍爾問題／更多衝突偏差：柏克森悖論／辛普森悖論／以圖畫說明辛普森悖論
這章要讓讀者輕鬆一點，做一些有趣的動腦遊戲，談談蒙提霍爾悖論、辛普森悖論與柏克森悖論等知名的古典矛盾問題。其實這些悖論問題有嚴肅的一面——它們幾乎都與因果直覺抵觸，因此能讓我們深入分析這類直覺。悖論和視錯覺一樣，能夠揭露大腦的運作方式、大腦愛走的捷徑，以及大腦覺得矛盾的事物。因果悖論凸顯出與機率和統計邏輯衝突的直覺式因果推理型態，看看統計學家對它們有多麼頭痛，就能知道不用因果性眼鏡看世界往往容易出現誤判。這些問題提醒著科學家，人類直覺是以因果為基礎，而不是統計和邏輯。一起來看看這些經典悖論問題的新解吧！
▎第七章 超越調整：征服介入山
最簡單的路線：後門調整公式／前門準則／Do計算法——精神高於物質／科學的織錦，或是do管弦樂團的隱形樂手／史諾博士的詭異案例／好膽固醇和壞膽固醇
第七章到第九章將帶領讀者一步步登上因果階梯。本章要登上階梯的第二層——介入層，其重點是預測以往未曾嘗試的行動和策略可能產生什麼效果。除了說明可產出「是或否」答案的因果推論發動機的內在結構，還要教讀者尋找因果圖中的特定型態，像是後門調整、前門調整及工具變項等，它們在因果推論中扮演極吃重的角色。作者將示範這些工具如何解答以往困住科學家的難