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== 状态空间的因果涌现 ==
 
== 状态空间的因果涌现 ==
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一个简单的基于状态空间因果涌现实例如下:一条离散的马尔科夫链[math]S_m[/math],每一时刻可能处于8个可能的状态中的一个,转移概率矩阵如下所示:
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一个简单的基于状态空间因果涌现实例如下:一条离散的马尔科夫链[math]S_m[/math],共有4个可能的状态,状态转移概率矩阵如下所示:
    +
{| style="text-align: center;"
 +
|+马尔科夫链示例
 +
|-
 +
|
 
<math>
 
<math>
 
P_m=\begin{pmatrix}
 
P_m=\begin{pmatrix}
−
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
+
&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
−
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
+
&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
−
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
+
&1/3    &1/3          &1/3          &0& \\
−
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
+
&0       &1             &0             &1& \\
−
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
  −
&1/7  &1/7  &1/7    &1/7  &1/7    &1/7  &1/7  &0& \\
  −
&0     &0    &0      &0    &0      &0    &0    &1& \\
   
\end{pmatrix}
 
\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>
 
</math>
   −
我们可以看出,如果当前处于前7个中任意一个状态,下一时刻以等概率转移至7个状态中的某一个,这样的马尔科夫链确定性和非简并性均不高,故EI不高,仅有0.55比特。进一步观察可以发现,前7个状态和最后1个状态间是相互“独立”,处于前7个状态没有机会转移至第8个状态,处于第8个状态则将一直保持在该状态。因此,考虑把前7个状态粗粒化为1个宏观状态,第8个状态为另一个宏观状态,这时的转移概率矩阵将成为一个单位矩阵:
+
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>
 
<math>
−
P_M=\begin{pmatrix}
+
ce=Eff(P_M)-Eff(P_m)=1-0.405=0.595
−
&1 &0& \\
  −
&0 &1& \\
  −
\end{pmatrix}
   
</math>
 
</math>
   −
此时,对状态粗粒化后得到的EI为1比特,因果涌现值的大小<math>CE = EI(f_M) - EI(f_m) = 0.45 bits</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。
    
== 变量角度的因果涌现 ==
 
== 变量角度的因果涌现 ==
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