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==== 基于变量的粗粒化====
 
==== 基于变量的粗粒化====
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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。
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上述粗粒化的定义是针对状态空间进行的,它是最普适的情况。然而,需要注意的是,在Erik Hoel的2013年原始文章中,作者们的讨论却是从基于变量的粗粒化方案出发的,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], [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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1.'''空间粗粒化''':针对微观变量进行分组归并,将原状态空间进行粗粒化映射得到合并后的变量的状态空间。以两个布尔变量为例,这两个变量共有四种微观态[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,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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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。在这种操作中,首先需要扩充变量的状态空间,使得任意两步接续的状态打包在一起作为一个微观变量,其次再考虑这个新微观变量的粗粒化形成宏观变量,最后考虑这个宏观变量的动力学。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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3.'''变量外部化''':这种方法不涉及状态的合并,而是试图将系统中的部分变量移出考虑的范畴,从而减少变量的数量,形成一个新的待考察的内部系统。
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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化变量的方式: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;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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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化变量的方式: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;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(不在最后模型的考虑范围内)。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。
    
=== 最优粗粒化 ===
 
=== 最优粗粒化 ===

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