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=Lumpability=
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[[Lumpability]]是一种描述状态分类的衡量,笔者暂时还没找到一个正式的中文翻译。
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Lumpability是一种描述状态分类的衡量,笔者暂时还没找到一个正式的中文翻译。
    
这个概念最早出现在Kemeny, Snell在1969年的Finite Markov Chains<ref name=":3">Kemeny, John G., and J. Laurie Snell. ''Finite markov chains''. Vol. 26. Princeton, NJ: van Nostrand, 1969. https://www.math.pku.edu.cn/teachers/yaoy/Fall2011/Kemeny-Snell_Chapter6.3-4.pdf</ref>中。
 
这个概念最早出现在Kemeny, Snell在1969年的Finite Markov Chains<ref name=":3">Kemeny, John G., and J. Laurie Snell. ''Finite markov chains''. Vol. 26. Princeton, NJ: van Nostrand, 1969. https://www.math.pku.edu.cn/teachers/yaoy/Fall2011/Kemeny-Snell_Chapter6.3-4.pdf</ref>中。
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==最初定义==
    
为了严谨的介绍这一定义,我们会详细翻译文章中的部分。不感兴趣的读者可以跳到更简洁直观的‘lumpable partition的充分必要条件'部分。
 
为了严谨的介绍这一定义,我们会详细翻译文章中的部分。不感兴趣的读者可以跳到更简洁直观的‘lumpable partition的充分必要条件'部分。
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===最初定义===
      
首先定义<math>s^{(t)}</math>表示系统在<math>t</math>时刻处于各微观状态的概率,微观状态空间为<math>S=\{s_1, s_2, ... ,s_n\}</math>。
 
首先定义<math>s^{(t)}</math>表示系统在<math>t</math>时刻处于各微观状态的概率,微观状态空间为<math>S=\{s_1, s_2, ... ,s_n\}</math>。
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===lumpable partition的充分必要条件===
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==lumpable partition的充分必要条件==
    
通过上面的例子,我们可以对lumpable partition有一些直观的理解。我们可以留意到,在lumpable partition中,有两个分组,所以有四个框。每一个框里,每一列相加的和都是一样的,比如左上角的框中,<math>0.3 + 0.3 = 0.2 + 0.4</math>。这就是lumpable partition更通俗的解释,在某些文献中,并不会使用上面提及的定义,而是直接使用这个通俗版的解释。<ref name=":3" />中作者指出,这两者之间是存在充分必要条件关系的。
 
通过上面的例子,我们可以对lumpable partition有一些直观的理解。我们可以留意到,在lumpable partition中,有两个分组,所以有四个框。每一个框里,每一列相加的和都是一样的,比如左上角的框中,<math>0.3 + 0.3 = 0.2 + 0.4</math>。这就是lumpable partition更通俗的解释,在某些文献中,并不会使用上面提及的定义,而是直接使用这个通俗版的解释。<ref name=":3" />中作者指出,这两者之间是存在充分必要条件关系的。
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所以,lumpability并不是一个马尔科夫链的特质,而是对马尔科夫链的某个state partition的特质。我们不能直接说某个马尔科夫链是lumpable或non-lumpable,但是我们可以说,对于某个马尔科夫链的某几个状态partition是lumpable或non-lumpable。
 
所以,lumpability并不是一个马尔科夫链的特质,而是对马尔科夫链的某个state partition的特质。我们不能直接说某个马尔科夫链是lumpable或non-lumpable,但是我们可以说,对于某个马尔科夫链的某几个状态partition是lumpable或non-lumpable。
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==Lumpability正例和反例==
 
==Lumpability正例和反例==
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==Lumpability和粗粒化==
 
==Lumpability和粗粒化==
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我们在粗粒化的部分提到了,马尔科夫链的粗粒化不仅要对状态空间做,也要对转移矩阵和概率空间做。
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马尔科夫链的粗粒化不仅要对状态空间做,也要对转移矩阵和概率空间做。这三个部分可以同时做,也可以看作为:先对状态空间做,再对转移矩阵和概率空间做;即先对状态做分组,然后再获取对应的粗粒化后的转移矩阵。
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这三个部分可以同时做,也可以看作为:先对状态空间做,再对转移矩阵和概率空间做;即先对状态做分组,然后再获取对应的粗粒化后的转移矩阵。
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对状态空间做粗粒化有硬划分和软划分两种。软划分可以看作把微观状态打散重构成了一些宏观状态,而硬划分则是更严格的,把若干个微观状态分成一个组。
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我们也提到过对状态空间做粗粒化有Hard Partitioning和Soft Partitioning两种。Soft Partitioning可以看作把微观状态打散重构成了一些宏观状态,而Hard Partitioning则是更严格的,把若干个微观状态分成一个组。
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而Lumpability就是一个指标,用来评价‘对于某一种硬划分的微观状态分组分案,是否对微观状态转移矩阵lumpable’。
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而Lumpability就是一个指标,用来评价‘对于某一种Hard Partitioning的微观状态分组分案,是否对微观状态转移矩阵lumpable’。
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我们把状态空间按照任意一个硬划分方案做分类,它都有对应后续的对转移矩阵和概率空间的粗粒化方案(公式(1)和(2))<ref name=":1" />,其中有些分组满足交换律,有些则不满足。
不管状态空间按照哪一个Hard Partitioning方案做分类,它都有对应后续的对转移矩阵和概率空间的粗粒化方案(公式(1)和(2))<ref name=":1" />,其中有些分组满足交换律,有些则不满足。
      
其中的某些分组方案lumpable,也有某些分组方案non-lumpable。
 
其中的某些分组方案lumpable,也有某些分组方案non-lumpable。
第258行: 第260行:       −
所以,一个满足lumpability的良定义的粗粒化方案应该在原来的两个条件下,再多加两个条件:
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所以,一个满足lumpability的良定义的粗粒化方案应该有四个条件:
    
#粗粒化后的<math>S'</math>和<math>T'</math>要符合马尔科夫链定义;
 
#粗粒化后的<math>S'</math>和<math>T'</math>要符合马尔科夫链定义;
第271行: 第273行:     
这一小节里我们讨论一下,对一个马尔科夫链的'''lumpable partition''' 与 HOM(Higher-order Macronodes,详情请参考[[复杂网络中的因果涌现]]),和Consistency之间的关联。
 
这一小节里我们讨论一下,对一个马尔科夫链的'''lumpable partition''' 与 HOM(Higher-order Macronodes,详情请参考[[复杂网络中的因果涌现]]),和Consistency之间的关联。
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Higher-order Macronodes,是由Jian Xu<ref>J. Xu, T. L. Wickramarathne, and N. V. Chawla, 'Representing higher-order dependencies in networks,' Science Advances, vol. 2, Article ID el600028, 2016.a</ref>提出,根据给定的微观马尔科夫链和节点的聚类方案,得出一个和微观转移矩阵保持一致的宏观转移矩阵的方法。
 
Higher-order Macronodes,是由Jian Xu<ref>J. Xu, T. L. Wickramarathne, and N. V. Chawla, 'Representing higher-order dependencies in networks,' Science Advances, vol. 2, Article ID el600028, 2016.a</ref>提出,根据给定的微观马尔科夫链和节点的聚类方案,得出一个和微观转移矩阵保持一致的宏观转移矩阵的方法。
第360行: 第360行:     
回到上面lumpable partition 等于HOM的推断,我们就能得出,'''根据lumpability而做的粗粒化,构建的宏观网络和微观网络也是保持一致的。'''
 
回到上面lumpable partition 等于HOM的推断,我们就能得出,'''根据lumpability而做的粗粒化,构建的宏观网络和微观网络也是保持一致的。'''
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