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=== 系统的因果涌现定义 ===
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===基于协同信息的因果涌现定义 ===
 
在研究[[因果涌现]](Causal Emergence)的框架下,我们考虑一个多变量动力系统,其中系统的状态随时间演化,并可以从微观层级(microscopic level)和宏观层级(macroscopic level)进行观察和建模。基于部分信息分解(PID)框架,作者提出了系统在未指定宏观变量情况下分别定义因果涌现的方法:
 
在研究[[因果涌现]](Causal Emergence)的框架下,我们考虑一个多变量动力系统,其中系统的状态随时间演化,并可以从微观层级(microscopic level)和宏观层级(macroscopic level)进行观察和建模。基于部分信息分解(PID)框架,作者提出了系统在未指定宏观变量情况下分别定义因果涌现的方法:
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'''基于协同信息的因果涌现定义''':假设系统当前时刻的微观态 <math>X_t</math> 和下一时刻的微观态 <math>X_{t+1}</math>,则二者之间的[[协同信息]] <math>Syn^{(k)}(X_t^1,...,X_t^n;X_{t+1})>0</math>定义为对该系统因果涌现的量化指标,其中<math>Syn^{(k)}(X_t^1,...,X_t^n;X_{t+1})>0</math>指的是系统内任何大于等于k的子集所能产生的所有协同效用的总效果。且若该协同信息大于零,则先前时刻与后续时刻变量之间存在不可约的协同效应(irreducible synergy),即系统发生因果涌现。
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基于系统当前时刻的微观态 <math>X_t</math> 和下一时刻的微观态 <math>X_{t+1}</math> 之间的协同信息 <math>Syn^{(k)}(X_t^1,...,X_t^n;X_{t+1})>0</math>,若该协同信息大于零,则先前时刻与后续时刻变量之间存在不可约的协同效应(irreducible synergy),即系统发生因果涌现。此处默认<math>k=1</math>时的定义代表系统内所有子集所产生协同效应的总和,而非仅包括了所有变量的协同效应,后者只是前者的一部分。
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'''编者注:''' 此处原文<ref name=":5" />作者的数学表述有歧义,因果涌现指标<math>Syn^{(k)}(X_t^1,...,X_t^n;X_{t+1})>0</math>指的是系统内任何大于等于k的子集所能产生的所有协同效用的总效果,而非PID框架中的特定协同原子。在系统只包含两个微观变量,且k=1的情况下,该定义等价于两源变量系统的协同信息。
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'''编者注:''' 此处作者的数学表述有歧义,因果涌现指标<math>Syn^{(k)}(X_t^1,...,X_t^n;X_{t+1})>0</math>指的是系统内任何大于等于k的子集所能产生的所有协同效用的总效果,而非PID框架中的特定协同原子。在系统只包含两个微观变量,且k=1的情况下,该定义等价于两源变量系统的协同信息。
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A、B、C、D是四个布尔类型的变量,它们的连边情况如上图所示,其中A节点受到C、D两个节点的影响;B节点受到C、D两个节点的影响;C节点受到A、B的影响;D节点受到A、B的影响。右侧的表格给出了节点彼此的相互作用规则。
 
A、B、C、D是四个布尔类型的变量,它们的连边情况如上图所示,其中A节点受到C、D两个节点的影响;B节点受到C、D两个节点的影响;C节点受到A、B的影响;D节点受到A、B的影响。右侧的表格给出了节点彼此的相互作用规则。
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进一步,根据上图右侧中的规则遍历所有的状态,可以得到系统转移到另一个状态的概率值,进而绘制出属于该马尔科夫链的状态转移图。其中每个节点代表一种可能的状态,箭头的灰度代表概率值的大小,如下所示:
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进一步,根据上图右侧中的规则遍历所有的状态,我们可以得到系统转移到另一个状态的概率值,进而绘制出属于该马尔科夫链的状态转移图。其中每个节点代表一种可能的状态,箭头的灰度代表概率值的大小,如下所示:
    
[[文件:四变量布尔网络图.png|替代=|无框|四变量布尔网络图]]
 
[[文件:四变量布尔网络图.png|替代=|无框|四变量布尔网络图]]

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