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[[基于可逆性的因果涌现理论]]是一种量化[[因果涌现 Causal Emergence|因果涌现]]强度的新框架,该方法基于奇异值分解和动力学可逆性的概念,提出了近似动力学可逆性指标<math>
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[[基于可逆性的因果涌现理论]]是一种量化[[因果涌现 Causal Emergence|因果涌现]]强度的新框架,该方法基于奇异值分解和动力学可逆性的概念,提出了近似动力学可逆性<math>
 
\Gamma_{\alpha}
 
\Gamma_{\alpha}
</math>,用于判断因果涌现的发生以及刻画因果涌现的程度,该方法与基于[[有效信息]](EI)的因果涌现理论不同。
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</math>,<math>
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\Gamma_{\alpha}
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</math>可用于量化因果涌现的强度。经过理论推导和数值实验证明,在对因果涌现的判断和量化上,该理论与基于[[有效信息]](EI)的因果涌现理论具有相同的效果,且<math>
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</math>,用于判断因果涌现的发生,并量化因果涌现的强度。经过理论推导和数值实验证明,在对因果涌现的判断和量化上,该理论与基于[[有效信息]](EI)的因果涌现理论具有相同的效果,且<math>
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\Gamma_{\alpha}
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</math>和EI在多个方面存在相似之处。此外,该理论还提出了基于SVD的粗粒化方法并进行实验,证明了该粗粒化方法的有效性。
   −
==理论==
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==简介==
下面将定义马尔科夫链上的动力学可逆性,并提出了一个量化指标:近似动力学可逆性。来衡量任意马尔可夫链对动力学可逆性的接近程度。
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基于可逆性的因果涌现理论的核心概念是近似动力学可逆性:
 
+
<math>\begin{align}
==定义动力学可逆性==
+
\Gamma_{\alpha}=\sum_{i=1}^{N}\sigma_{i}^{\alpha}\tag{3}\end{align}
 +
</math>
 +
其中<math>
 +
\sigma_{i}
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</math>是矩阵P的第i个奇异值。<math>
 +
\alpha\in(0,2)
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</math>是参数。
 +
借助<math>
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\Gamma_{\alpha}
 +
</math>可以定义清晰因果涌现和模糊因果涌现的概念,形成完整的量化因果涌现方法。
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==基本概念==
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下面介绍该理论的几个基本概念,分别是动力学可逆性、近似动力学可逆性、清晰因果涌现和模糊因果涌现。
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===动力学可逆性===
    
对于给定的马尔可夫链<math>
 
对于给定的马尔可夫链<math>
第62行: 第79行:  
这也是所有奇异值的平方和。可以看出矩阵的秩和弗罗贝尼乌斯范数都与奇异值相联系。
 
这也是所有奇异值的平方和。可以看出矩阵的秩和弗罗贝尼乌斯范数都与奇异值相联系。
   −
==定义近似动力学可逆性==
+
===近似动力学可逆性===
 
下面定义矩阵P的近似动力学可逆性:
 
下面定义矩阵P的近似动力学可逆性:
   第105行: 第122行:  
</math>确定<ref name="Zhangjiang" />。
 
</math>确定<ref name="Zhangjiang" />。
   −
===决定性和简并性===
+
====决定性和简并性====
 
通过调整参数<math>
 
通过调整参数<math>
 
\alpha\in(0,2)
 
\alpha\in(0,2)
第144行: 第161行:  
</math>。
 
</math>。
   −
===归一化及例子===
+
====归一化====
 
<math>
 
<math>
 
\Gamma_{\alpha=1}
 
\Gamma_{\alpha=1}
第156行: 第173行:  
\gamma_{\alpha}
 
\gamma_{\alpha}
 
</math>总是小于1。
 
</math>总是小于1。
==<math>
+
==与有效信息(EI)的联系==
\Gamma_{\alpha}
  −
</math>和EI的联系==
   
一方面,EI 表征了马尔可夫链的因果效应强度;另一方面,<math>
 
一方面,EI 表征了马尔可夫链的因果效应强度;另一方面,<math>
 
\Gamma_{\alpha}
 
\Gamma_{\alpha}
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