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| | 需要注意的是,在Erik的2013年原始文章中,它只讨论了基于变量的粗粒化方案,即对变量空间进行分组、归并(原文使用“grouping分组”来描述这一过程)。这种粗粒化方案又包括:直接针对变量进行的空间粗粒化,和对变量的动力学(即,概率转移矩阵TPM)进行的时间粗粒化,以及将变量“移出”系统的变量外部化操作三种,下面将详细介绍这几种粗粒化是如何进行的。 | | 需要注意的是,在Erik的2013年原始文章中,它只讨论了基于变量的粗粒化方案,即对变量空间进行分组、归并(原文使用“grouping分组”来描述这一过程)。这种粗粒化方案又包括:直接针对变量进行的空间粗粒化,和对变量的动力学(即,概率转移矩阵TPM)进行的时间粗粒化,以及将变量“移出”系统的变量外部化操作三种,下面将详细介绍这几种粗粒化是如何进行的。 |
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| − | 1.'''空间粗粒化''':针对微观变量的状态空间进行粗粒化。以两个布尔变量为例,共有四种微观态[math]S_m = \{00,01,10,11\}[/math],首先将这两个微观变量归并为一个宏观变量,再对变量状态空间按照[math]M:[00,01,10] = off[/math],\quad[math][11] = on[/math]的规则归并,最终保持宏观变量的布尔属性。粗粒化的结果是一个宏观变量,对应两个宏观态[math]S_M = \{on, off\}[/math]。 | + | 1.'''空间粗粒化''':针对微观变量的状态空间进行粗粒化。以两个布尔变量为例,共有四种微观态[math]S_m = \{00,01,10,11\}[/math],首先将这两个微观变量归并为一个宏观变量,再对变量状态空间按照[math]M:[00,01,10] = off[/math], [math][11] = on[/math]的规则归并,最终保持宏观变量的布尔属性。粗粒化的结果是一个宏观变量,对应两个宏观态[math]S_M = \{on, off\}[/math]。 |
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| − | 2.'''时间粗粒化''':粗粒化针对的不再是微观变量,而是微观动力学时间步,重新定义马尔科夫动力学。例如,一个系统下一时刻的微观态不仅依赖当前时刻的状态,还依赖于前一个时间步的状态,这种情况通常称为二阶马尔科夫性质。这种性质下,可以将两个微观动力学时间步粗粒化为一个宏观时间步,可以得到时间粗粒化后的宏观系统(详细分解见下面时间因果涌现实例部分)。 | + | 2.'''时间粗粒化''':粗粒化针对的不再是微观变量,而是微观动力学,即归并两个接续时间步的微观动力学,从而重新定义马尔科夫动力学。例如,一个系统下一时刻的微观态不仅依赖当前时刻的状态,还依赖于前一个时间步的状态,这种情况通常称为二阶马尔科夫性质。这种性质下,可以将两个微观动力学时间步粗粒化为一个宏观时间步,可以得到时间粗粒化后的宏观系统(详细讨论见下面时间因果涌现实例部分)。 |
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| | + | 3.'''变量外部化''':这种方法不涉及状态的合并,而是试图通过改变初始干预的均匀分布的方式,将系统中部分变量移出考虑的范畴。 |
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| | + | Erik Hoel在2017年的文章中称此类变量为外生变量(exogenous element),并提出了两种具体处理外部变量的方式:一种方式称为将外生变量“冻结”,即将其设定为特定的状态,该变量在后续变化中将一直保持该初始状态,不影响系统中其他变量(如下图所示): |
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| − | 3.'''变量外部化''':这种方法不涉及状态的合并,而是试图通过改变初始干预的均匀分布的方式,将系统中部分变量移出考虑的范畴。Erik Hoel在2017年的文章中称此类变量为外生变量(exogenous element),并提出了两种具体的操作方式:一种方式称为将外生变量“冻结”,将其设定为特定的状态,该变量在后续变化中将一直保持该初始状态,不影响系统中其他变量的变化;另一种是将外生变量设为“黑箱”(black boxing),允许其随机变化,但是具体变化情况和对系统的影响都无法查看。变量外部化的方式通过减少系统中变量的方式,也达到了和粗粒化后一样的效果,即系统总的状态空间减小。
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| | 在“冻结”外生变量的布尔实例中,变量D的输入仅来自于自身,且为COPY机制,故系统变化过程中变量D将一直保持初始的状态。A接受D和C的输入,响应方式为OR门,变量B,C的状态变化方式与A同理。由此,不难看出D的动力学变化模式独立于另外三个变量。“冻结”操作就是改变干预操作的分布,将D的初始状态仅设置为0,A,B,C接受其中一个输入固定为0,那么,它们状态更新就完全取决于另一个输入变量,OR机制变为COPY机制。(D也可以为1,但这种情况A,B,C也被固定为1,也满足“冻结”后的COPY机制)。 | | 在“冻结”外生变量的布尔实例中,变量D的输入仅来自于自身,且为COPY机制,故系统变化过程中变量D将一直保持初始的状态。A接受D和C的输入,响应方式为OR门,变量B,C的状态变化方式与A同理。由此,不难看出D的动力学变化模式独立于另外三个变量。“冻结”操作就是改变干预操作的分布,将D的初始状态仅设置为0,A,B,C接受其中一个输入固定为0,那么,它们状态更新就完全取决于另一个输入变量,OR机制变为COPY机制。(D也可以为1,但这种情况A,B,C也被固定为1,也满足“冻结”后的COPY机制)。 |
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| | + | 另一种是将外生变量设为“黑箱”(black boxing),允许其随机变化,但是具体变化情况和对系统的影响都无法查看。变量外部化方式是通过减少系统的状态变量的方式,达到了和一般的将变量归并分组的粗粒化方式一样的效果,即让系统总的状态空间减小,且可能导致EI增大。 |
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