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CE = EI(P') - EI(P)
 
CE = EI(P') - EI(P)
 
</math>
 
</math>
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这里[math]P[/math]为微观状态的马尔科夫概率转移矩阵,维度为:[math]N\times N[/math],这里N为微观的状态数;而[math]P'[/math]为对[math]P[/math]做粗粒化操作之后得到的宏观态的马尔科夫概率转移矩阵,维度为[math]M\times M[/math],其中[math]M<N[/math]为宏观状态数。
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关于如何对马尔科夫概率转移矩阵实施粗粒化的方法,往往体现为两步:1、对微观状态做归并,将N个微观态,归并为M个宏观态;2、对马尔科夫转移矩阵做约简。关于具体的粗粒化马尔科夫链的方法,请参考[[马尔科夫链的粗粒化]]。
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如果计算得出的CE>0,则称该系统发生了[[因果涌现]],否则没有发生。
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下面,我们展示一个具体的因果涌现的例子:
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{| style="text-align: center;"
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|+马尔科夫链示例
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|-
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|
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<math>
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P_m=\begin{pmatrix}
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&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
 +
&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
 +
&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
 +
&0      &1            &0            &1& \\
 +
\end{pmatrix}
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</math>,   
 +
||
 +
<math>
 +
P_M=\begin{pmatrix}
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&1      &0            & \\
 +
&0      &1            & \\
 +
\end{pmatrix}
 +
</math>.
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|-
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|[math]\begin{aligned}&Det(P_m)=0.81\ bits,\\&Deg(P_m)=0\ bits,\\&EI(P_m)=0.81\ bits\end{aligned}[/math]||[math]\begin{aligned}&Det(P_M)=1\ bits,\\&Deg(P_M)=0\ bits,\\&EI(P_M)=1\ bits\end{aligned}[/math]
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|}
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在这个例子中,微观态的转移矩阵是一个4*4的矩阵,其中前三个状态彼此以1/3的概率相互转移,这导致该转移矩阵具有较小的确定性,因此EI也不是很大为0.81。然而,当我们对该矩阵进行粗粒化,也就是把前三个状态合并为一个状态a,而最后一个状态转变为一个宏观态b。这样所有的原本三个微观态彼此之间的转移就变成了宏观态a到a内部的转移了。因此,转移概率矩阵也就变成了[math]P_M[/math],它的EI为1。在这个例子中,可以计算它的[[因果涌现度量]]为:
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<math>
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CE=EI(P_M)-EI(P_m)=1-0.81=0.19\ bits
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</math>
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即存在着0.19比特的因果涌现。
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有时,我们也会根据归一化的EI来计算[[因果涌现度量]],即:
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 +
<math>
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ce=Eff(P_M)-Eff(P_m)=1-0.405=0.595
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</math>
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由此可见,由于归一化的EI消除了系统尺寸的影响,因此因果涌现度量更大。
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<!--[[文件:Example1.png|815x815px|无框|居中]]
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上图展示了几种马尔科夫链的转移概率矩阵,其中(a)是确定性高,简并性低,所以整体eff比较高。(b)则是确定性和简并性都比较高,所以eff是0。(c)相比于(a)确定性更低,(d)也是确定性和简并性都较高导致eff较低,它们都可以通过同一种粗粒化策略(将前4个状态合并为一个状态)来得到(e)。此时(e)确定性很高,无简并性,所以(e)的eff比(c)(d)要高。
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-->
    
=== 粗粒化映射 ===
 
=== 粗粒化映射 ===
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