| 第201行: |
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| | == 状态空间的因果涌现 == | | == 状态空间的因果涌现 == |
| − | 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: | + | 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。 |
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| | == 变量角度的因果涌现 == | | == 变量角度的因果涌现 == |