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| | 需要注意的是Erik在提出基于有效信息的因果涌现理论时,未显式地定义粗粒化的含义与步骤,并且都是基于变量进行的分组归并(原文使用“grouping分组”来描述这一过程)。他提出了几种粗粒化方式,包括:直接针对变量进行的空间粗粒化,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”系统动力学的变量外部化操作,下面将介绍这几种粗粒化是如何进行的。 | | 需要注意的是Erik在提出基于有效信息的因果涌现理论时,未显式地定义粗粒化的含义与步骤,并且都是基于变量进行的分组归并(原文使用“grouping分组”来描述这一过程)。他提出了几种粗粒化方式,包括:直接针对变量进行的空间粗粒化,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”系统动力学的变量外部化操作,下面将介绍这几种粗粒化是如何进行的。 |
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| − | 1.'''空间粗粒化''':针对微观元素变量的状态空间进行粗粒化。以两个布尔元素为例,共有四种微观状态[math]S_m = \{00,01,10,11\}[/math],首先将这两个微观元素归并为一个宏观元素,再对元素状态空间按照[math]M:[[00,01,10] = off, [11] = on][/math]的规则归并,最终保持宏观元素的布尔属性。粗粒化的结果是一个宏观元素,和两个宏观状态[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, [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元素,而是微观时间步,重新定义马尔科夫动力学。例如,一个微观系统下一时刻的状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)。 |
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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[[do干预]]的均匀分布的方式,将系统中部分元素移出考虑的范畴。Erik Hoel在2017年的文章中称此类变量为外生元素(exogenous element),并提出了两种具体的操作方式:一种方式称为将外生元素“冻结”,将其设定为特定的状态,在机制的作用下,该元素在后续变化中将一直保持该初始状态,不影响系统中其他元素的变化;另一种是将外生元素设为“黑箱”(black boxing),允许其在初始分布后随时间变化,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元素的方式,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。 | + | 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[[do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,在机制的作用下,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”外生元素的布尔实例中,元素D的输入仅来自于自身,且为COPY机制,故系统变化过程中元素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,元素B,C的变化方式与A同理。由此,不难看出D的变化模式独立于另外三个元素。“冻结”操作就是改变do操作的分布,将D的初始状态仅设置为0,那么A,B,C接受输入的其中一个元素固定为0,那么状态更新就完全取决于另一个输入元素,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元素。“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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| − | 在“黑盒”布尔元素实例中,与前面例子不同之处在于,元素D接受来自另外三个元素的输入,响应门为逻辑判断“三个输入加和是否等于3”。我们简单分析一下D的情况,当D为0时,和“冻结”例子就非常相似,A,B,C之间的响应变为COPY机制,COPY循环也不会带来总和的变化,D将持续为0;当D为1时,说明A,B,C也将全为1,也等价于COPY机制。所以在当前的实例中,可以忽略D的影响,当作黑盒,只关注A,B,C的变化。
| + | “黑盒”布尔实例与前面例子不同之处在于,变量D接受来自另外三个变量的输入,响应方式为逻辑判断“三个输入加和是否等于3”。我们简单分析一下D的情况,当D为0时,和“冻结”例子就非常相似,A,B,C之间的响应变为COPY机制,COPY循环也不会带来总和的变化,D将持续为0;当D为1时,说明A,B,C也将全为1,也等价于COPY机制。所以在当前的实例中,可以忽略D的影响,当作黑盒,只关注A,B,C的变化。 |
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| | === 最优粗粒化 === | | === 最优粗粒化 === |