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因果涌现
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2024年8月25日 (星期日)
→互信息近似
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由于<math>Red(V_t, V_{t+1};X_t) </math>为非负数,所以我们提出一个充分非必要条件:当<math>\Psi_{t, t+1}(V) > 0 </math>,系统发生因果涌现。
由于<math>Red(V_t, V_{t+1};X_t) </math>为非负数,所以我们提出一个充分非必要条件:当<math>\Psi_{t, t+1}(V) > 0 </math>,系统发生因果涌现。
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总结来看,该方法因为是基于互信息的,所以计算比较方便,且对系统的动力学没有马尔科夫性的假设和要求,同时该方法避开了粗粒化策略的讨论。但是,该理论也存在很多缺点:1)该方法提出的三个指标
:<math>\mathrm{\Psi} </math> ,<math>\mathrm{\Delta} </math> 和<math>\mathrm{\Gamma} </math>只是基于[[互信息]]的计算而没有考虑因果,同时该方法得到的仅仅是发生因果涌现的充分条件;2)该方法依赖宏观变量的选择,而不同的选择会对结果造成不同的显著影响;3)当系统具有大量冗余信息或具有许多变量时,该方法的[[计算复杂度]]仍然很高,由于<math>\Psi </math>作为近似条件,高维系统中误差非常大,很容易得到负值,从而无法判断是否有因果涌现发生。因此,该方法不是一种最优的方法,基于数据驱动的[[神经信息压缩]]方法应运而生。
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总结来看,该方法因为是基于互信息的,所以计算比较方便,且对系统的动力学没有马尔科夫性的假设和要求。但是,该理论也存在很多缺点:1)该方法提出的三个指标
:<math>\mathrm{\Psi} </math> ,<math>\mathrm{\Delta} </math> 和<math>\mathrm{\Gamma} </math>只是基于[[互信息]]的计算而没有考虑因果,同时该方法得到的仅仅是发生因果涌现的充分条件;2)该方法依赖宏观变量的选择,而不同的选择会对结果造成不同的显著影响;3)当系统具有大量冗余信息或具有许多变量时,该方法的[[计算复杂度]]仍然很高,由于<math>\Psi </math>作为近似条件,高维系统中误差非常大,很容易得到负值,从而无法判断是否有因果涌现发生。因此,该方法不是一种最优的方法,基于数据驱动的[[神经信息压缩]]方法应运而生。
为了验证猕猴运动有关的信息是其皮层活动的一个涌现特征,Rosas等做了如下实验:基于猕猴的皮质脑电图(ECoG)作为微观动力学的观测数据。为了得到宏观态变量<math>V</math>,作者们选择了用动作捕捉(MoCap)得到的猕猴肢体运动轨迹的时间序列数据,其中 ECoG 和 MoCap 分别由 64 个通道和 3 个通道的数据构成的。由于最原始的 MoCap 数据不满足随附特征的条件独立假设,因此,他们利用[[偏最小二乘]]和[[支持向量机]]算法,推断出与预测猕猴行为有关的编码在 ECoG 信号中的那部分神经活动,并推测该信息是潜在神经活动的涌现特征。最后,作者们基于微观状态和计算所得的宏观特征,验证了因果涌现的存在。
为了验证猕猴运动有关的信息是其皮层活动的一个涌现特征,Rosas等做了如下实验:基于猕猴的皮质脑电图(ECoG)作为微观动力学的观测数据。为了得到宏观态变量<math>V</math>,作者们选择了用动作捕捉(MoCap)得到的猕猴肢体运动轨迹的时间序列数据,其中 ECoG 和 MoCap 分别由 64 个通道和 3 个通道的数据构成的。由于最原始的 MoCap 数据不满足随附特征的条件独立假设,因此,他们利用[[偏最小二乘]]和[[支持向量机]]算法,推断出与预测猕猴行为有关的编码在 ECoG 信号中的那部分神经活动,并推测该信息是潜在神经活动的涌现特征。最后,作者们基于微观状态和计算所得的宏观特征,验证了因果涌现的存在。
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