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# 在观点动力学中,粗粒化得到宏观社会变量;
 
# 在观点动力学中,粗粒化得到宏观社会变量;
 
# 在排队系统中,粗粒化得到可计算的性能状态。
 
# 在排队系统中,粗粒化得到可计算的性能状态。
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{| class="wikitable"
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! 应用领域
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! 代表问题
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! 微观马尔科夫链
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! 粗粒化依据
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! 宏观状态 / 宏观过程
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| 分子构象动力学
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| 蛋白质、小分子在不同空间形状之间切换
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| 微观状态是离散化后的分子构象簇;转移矩阵由分子动力学或 Monte Carlo 轨迹估计得到
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| 微观构象之间的转移动力学相似性;尤其是是否形成长期停留的亚稳态集合
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| 亚稳态构象,例如展开态、中间态、折叠态;可进一步构造构象之间的近似宏观转移矩阵
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| 生化反应网络
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| 复杂分子组合、蛋白结合和修饰导致状态空间爆炸
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| 微观状态是完整化学状态,包括分子数量、结合关系、修饰状态等;反应速率定义连续时间马尔科夫链
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| 研究目标、反应网络结构、分子对称性或成块性条件
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| 聚合后的化学状态,例如“关键蛋白未激活”“关键蛋白已激活”等;在满足条件时可得到聚合 CTMC
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| 化学反应网络长期行为
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| 分析随机反应网络最终能维持哪些物种
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| 微观状态是各物种的分子数向量,例如 <math>(n_A,n_B,n_C)</math>;随机反应定义连续时间马尔科夫链
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| 当前状态中哪些物种存在,以及这些物种是否形成 chemical organisation
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| 化学组织,即能够封闭并自我维持的物种集合;宏观过程描述系统在不同组织之间的转移或趋向
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| 网络社团检测
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| 在复杂网络中识别联系紧密的节点集合
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| 微观状态是网络节点;随机游走定义节点层面的离散时间马尔科夫链
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| 随机游走在节点集合内的停留性,即进入后是否不容易离开
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| 网络社团;宏观过程可理解为社团之间的随机游走或 lumped Markov chain
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| 城市交通与出租车流
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| 从出租车、通勤、迁徙等数据中识别城市功能区或流动模式
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| 微观状态是网格、街区、交通小区等细空间单元;出行记录估计空间单元之间的转移矩阵
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| 空间单元的人流来源和去向是否相似;也可使用软聚合学习潜在 meta-states
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| 功能区、交通模式或城市类型;宏观过程描述这些区域或类型之间的流动
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| 海洋流与空间流动
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| 分析海水、污染物、漂浮物等在空间中的长期输运结构
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| 微观状态是空间网格或网络节点;粒子从一个网格移动到另一个网格的概率定义马尔科夫链
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| 是否保留长期转移信息,例如相隔多步后的互信息
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| 大尺度动力学模块或相干区域;宏观过程描述模块之间的长期输运关系
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| Agent-based model 与观点动力学
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| 从个体互动规则推导宏观社会状态变化
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| 微观状态是所有个体状态的完整配置,例如长度为 <math>N</math> 的 0/1 观点序列;随机更新规则定义马尔科夫链
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| 选定的宏观变量,例如支持某观点的人数、群体比例、是否达成共识
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| 宏观社会状态,例如“有 <math>k</math> 个人支持观点 1”;是否仍为马尔科夫过程取决于宏观变量是否保留足够信息
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| 排队网络与计算机系统
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| 近似计算大型排队系统、生产系统或计算机系统的性能指标
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| 微观状态是完整系统配置,例如各队列长度、服务器状态、阻塞状态等;事件发生定义 DTMC 或 CTMC
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| 系统结构、耦合强弱、状态之间的快速内部转移和弱外部转移
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| 聚合性能状态,例如低拥堵、中等拥堵、高拥堵状态;宏观模型用于近似稳态分布和性能指标
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|}
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因此,马尔科夫链粗粒化并不是简单地“减少状态数”,而是在减少状态数的同时,尽量保留对研究问题重要的转移动力学。不同应用中的“重要信息”并不相同:它可以是亚稳态结构、目标变量、社团保持性、长期流动信息、宏观社会变量,也可以是系统性能指标。
 
因此,马尔科夫链粗粒化并不是简单地“减少状态数”,而是在减少状态数的同时,尽量保留对研究问题重要的转移动力学。不同应用中的“重要信息”并不相同:它可以是亚稳态结构、目标变量、社团保持性、长期流动信息、宏观社会变量,也可以是系统性能指标。
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