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==== 时空因果涌现 ====
 
==== 时空因果涌现 ====
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因果涌现现象还可以基于对空间、时间同时进行粗粒化产生,下面对图中实例进行具体分析:
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因果涌现现象还可以基于对空间、时间同时进行粗粒化而产生,下面给出一个时空同时粗粒化得到因果涌现的例子。
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如图A所示(该例来源于文献X,用于描述神经元的发放状态由其它神经元决定),系统中一共有9个微观态变量,分别记为A~I,它们都是布尔型变量,并彼此之间都相互影响,具体的影响机制描述为:
    
'''微观动力学:'''
 
'''微观动力学:'''
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* 动力学机制:所有微观变量也遵循二阶马尔可夫机制,整合前两个时间步([math]t_{-2}[/math],[math]t_{-1}[/math])的输入,决定后两个时间步([math]t_0[/math], [math]t_{+1}[/math])的状态。所有微观变量自发活动(0/1),1为发放状态,每个变量具有非均匀的自发放概率:[math]p(A/D/G) = 0.45[/math];[math]p(B/E/H) = 0.5[/math];[math]p(C/F/I) = 0.55[/math]。
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* 动力学机制:所有微观变量也遵循二阶马尔可夫机制,整合前两个时间步([math]t_{-2}[/math]和[math]t_{-1}[/math])的变量状态,得到后两个时间步([math]t_0[/math], [math]t_{+1}[/math])的变量状态。所有微观变量自发活动(0/1),1为发放状态,每个变量具有非均匀的自发放概率:[math]p(A/D/G) = 0.45[/math];[math]p(B/E/H) = 0.5[/math];[math]p(C/F/I) = 0.55[/math]。
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* 变量分组:所有变量被划分为三组[math]{ABC, DEF, GHI}[/math],每个变量都接收组内(也包含该变量自身)和组间变量的输入。在每组内,如果两个时间步内组内输入之和[math]\sum(intra) = 0[/math],接下来的两个时间步所有变量保持为0。然而,如果在两个时间步中,另外有一组(或者两组)变量提供的组间输入之和[math]\sum(inter) = 6[/math],且该组内输入之和不为0时,则在接下来的两个时间步中,自发放概率提高0.5;否则,还是遵循自发活动的发放概率。
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* 变量分组:所有变量被划分为三组:[math]{ABC, DEF, GHI}[/math],每个变量都接收组内(也包含该变量自身)和组间变量的输入。在每组内,如果两个时间步内组内输入之和为0,则接下来的两个时间步所有变量保持为0。然而,如果在两个时间步中,另外有一组(或者两组)变量提供的组间输入之和为6,且该组内输入之和不为0时,则在接下来的两个时间步中,自发放概率提高为0.5;否则,还是遵循自发活动的发放概率。
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微观动力学对应的 [math]EI(P_m) = 0.59 \text{ bits}[/math];[math]Eff(P_m) = 0.033[/math]。
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可以计算得到:微观动力学对应的 [math]EI(P_m) = 0.59 \text{ bits}[/math];[math]Eff(P_m) = 0.033[/math]。
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'''粗粒化映射''':根据二阶马尔科夫性质,将两个微观时间步长整合为一个宏观时间步长,对应时间粗粒化映射;根据组机制,三组变量在空间上映射为三个宏观成分,对应空间粗粒化映射。从上述组机制中可以看出,一组变量的状态全为0和全为1会影响发放概率,这两种情况之外都遵循自发活动;因此,每个宏观变量可以归并出三种状态:全为0、全为1,以及介于二者之间的所有状态。
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'''粗粒化映射''':根据二阶马尔科夫性质,将两个微观时间步长整合为一个宏观时间步长,这便对应为时间粗粒化映射;进一步,根据动力学中的分组机制,三组变量在空间上映射可以被划分为三个宏观变量(如图B所示),这便对应为空间粗粒化映射。从上述组机制中可以看出,一组变量的状态全为0和全为1会影响发放概率,这两种情况之外,每个微观变量都遵循自发活动;因此,每个宏观变量所对应的微观变量可以归并出三种状态:全为0的状态(这对应的宏观态为抑制态)、全为1的状态(这对应为宏观的爆发态),以及介于二者之间的所有状态(这对应为宏观的感受态)。
    
'''宏观动力学''':时空粗粒化后的宏观动力学具有比微观动力学更高的[math]EI(P_M) = 3.51 \text{ bits}[/math],和[math]Eff(P_M) = 0.74[/math],[math]CE = 2.92 \text{ bits}[/math],因果涌现发生。粗粒化过后系统确定性的增加,增加程度远超过简并性的增加。
 
'''宏观动力学''':时空粗粒化后的宏观动力学具有比微观动力学更高的[math]EI(P_M) = 3.51 \text{ bits}[/math],和[math]Eff(P_M) = 0.74[/math],[math]CE = 2.92 \text{ bits}[/math],因果涌现发生。粗粒化过后系统确定性的增加,增加程度远超过简并性的增加。
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[[文件:时空涌现.png|无框|居左|600x400像素]]
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[[文件:时空涌现.png|无框|居左|900x600像素]]
    
注:本实例可对应真实神经元活动上的解释。神经元可以理解为图中的微观变量,而粗粒化后的宏观变量可理解为神经元组成的“微柱”(minicolumn),对应有三种状态:'''“抑制态”''',微柱中神经元均在t时刻静默,对应组内神经元状态全为0;'''“感受态”''',部分神经元在t时刻放电,对应部分为1;'''“爆发态”''':所有神经元均在t时刻放电,对应全为1。宏观的因果相互作用可以解释为,如果一个宏观“微柱”处于“抑制态”,那么只有接收到一次其他微柱的”爆发“式发放才能转换到“感受态”,极小可能转换为“爆发态”;否则,它将一直保持“抑制态”。
 
注:本实例可对应真实神经元活动上的解释。神经元可以理解为图中的微观变量,而粗粒化后的宏观变量可理解为神经元组成的“微柱”(minicolumn),对应有三种状态:'''“抑制态”''',微柱中神经元均在t时刻静默,对应组内神经元状态全为0;'''“感受态”''',部分神经元在t时刻放电,对应部分为1;'''“爆发态”''':所有神经元均在t时刻放电,对应全为1。宏观的因果相互作用可以解释为,如果一个宏观“微柱”处于“抑制态”,那么只有接收到一次其他微柱的”爆发“式发放才能转换到“感受态”,极小可能转换为“爆发态”;否则,它将一直保持“抑制态”。

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