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基于有效信息的因果涌现理论
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2024年10月26日 (六) 15:03的版本
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2024年10月26日 (六) 15:03
→因果涌现度量
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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。
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。
−
−
下面,我们展示一个具体的因果涌现的例子:
−
−
{| style="text-align: center;"
−
|+马尔科夫链示例
−
|-
−
|
−
<math>
−
P_m=\begin{pmatrix}
−
&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}
−
</math>,
−
||
−
<math>
−
P_M=\begin{pmatrix}
−
&1 &0 & \\
−
&0 &1 & \\
−
\end{pmatrix}
−
</math>.
−
|-
−
|[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]
−
|}
−
−
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:
−
−
<math>
−
CE=EI(P_M)-EI(P_m)=1-0.81=0.19\ bits
−
</math>
−
−
即存在着0.19比特的因果涌现。
−
−
有时,我们也会根据归一化的EI来计算[[因果涌现度量]],即:
−
−
<math>
−
ce=Eff(P_M)-Eff(P_m)=1-0.405=0.595
−
</math>
−
−
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。
== 状态空间的因果涌现 ==
== 状态空间的因果涌现 ==
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