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| | 对于一个任意状态划分(state partition) <math>A=\{A_1, A_2, ... ,A_r\}</math>,我们也可以把其理解为宏观的状态空间。<math>S</math> 和 <math>A</math> 之间的硬性划分映射关系<math>\Phi:S \rightarrow A</math>为:<math>A_i \in S, A_i \neq \empty, A_i \cap A_j = \empty , \forall i, j, \cup_i A_i = S</math>。这种映射关系是指:<math>A</math>中的每个元素<math>A_i</math>都包括了若干个<math>s_i</math>;<math>A_i</math>和<math>A_j</math>之间没有交集,即每个<math>s_i</math>不会同时属于<math>A_i</math>和<math>A_j</math>;<math>S</math>中的每个元素必须属于某个<math>A</math>的元素,即<math>A</math>覆盖了<math>S</math>。 | | 对于一个任意状态划分(state partition) <math>A=\{A_1, A_2, ... ,A_r\}</math>,我们也可以把其理解为宏观的状态空间。<math>S</math> 和 <math>A</math> 之间的硬性划分映射关系<math>\Phi:S \rightarrow A</math>为:<math>A_i \in S, A_i \neq \empty, A_i \cap A_j = \empty , \forall i, j, \cup_i A_i = S</math>。这种映射关系是指:<math>A</math>中的每个元素<math>A_i</math>都包括了若干个<math>s_i</math>;<math>A_i</math>和<math>A_j</math>之间没有交集,即每个<math>s_i</math>不会同时属于<math>A_i</math>和<math>A_j</math>;<math>S</math>中的每个元素必须属于某个<math>A</math>的元素,即<math>A</math>覆盖了<math>S</math>。 |
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| − | [[文件:Lumpable矩阵粗粒化示例.png|缩略图|500x500像素|图2:矩阵粗粒化示例]]在这里,我们考虑的是线性的马尔科夫过程的投影,所以<math>\Phi</math>是一个<math>n \times n</math>的投影矩阵。因此,我们可以定义宏观状态<math>A^{(t)} = \Phi s^{(t)} (\Phi </math>为微观状态<math>s^{(t)}</math>在宏观空间上的投影。 | + | [[文件:Lumpable矩阵粗粒化示例.png|缩略图|500x500像素|图1:矩阵粗粒化示例]]在这里,我们考虑的是线性的马尔科夫过程的投影,所以<math>\Phi</math>是一个<math>n \times n</math>的投影矩阵。因此,我们可以定义宏观状态<math>A^{(t)} = \Phi s^{(t)} (\Phi </math>为微观状态<math>s^{(t)}</math>在宏观空间上的投影。 |
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| | 对于任意状态划分 <math>\Phi</math>,我们能够定义一个'''简化过程(lumped process)''',即把微观的动力学轨迹<math>s^{(t)}</math>通过投影矩阵<math>\Phi</math>投影到<math>A</math>的空间上。 | | 对于任意状态划分 <math>\Phi</math>,我们能够定义一个'''简化过程(lumped process)''',即把微观的动力学轨迹<math>s^{(t)}</math>通过投影矩阵<math>\Phi</math>投影到<math>A</math>的空间上。 |
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| | 我们看到从<math>s^{(t)}</math>到<math>A^{(t+1)}</math>存在微观状态->微观动力学->粗粒化->宏观状态 的这一条路径。我们现在有了微观动力学<math>\{s^{(0)}, ... , s^{(t-1)} \}</math>,也有了微观到宏观的粗粒化过程<math>A</math>。所以式子(1)描述的简化过程正是先走微观动力学再聚合的这条路径的<math>A^{(t)}</math>。它描述了我们从任意一个初始状态<math>s^{(0)}</math>(或状态分布<math>\pi</math>),一直走微观动力学,然后在<math>t</math>时刻做粗粒化得到<math>A^{(t)}</math>的过程。 | | 我们看到从<math>s^{(t)}</math>到<math>A^{(t+1)}</math>存在微观状态->微观动力学->粗粒化->宏观状态 的这一条路径。我们现在有了微观动力学<math>\{s^{(0)}, ... , s^{(t-1)} \}</math>,也有了微观到宏观的粗粒化过程<math>A</math>。所以式子(1)描述的简化过程正是先走微观动力学再聚合的这条路径的<math>A^{(t)}</math>。它描述了我们从任意一个初始状态<math>s^{(0)}</math>(或状态分布<math>\pi</math>),一直走微观动力学,然后在<math>t</math>时刻做粗粒化得到<math>A^{(t)}</math>的过程。 |
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| − | 需要注意的是,虽然任意一个状态划分 <math>A</math>都能走这样的路径,并形成简化过程,'''但不是所有的这些简化过程都符合实际意义的。'''他们不一定能够得出一个宏观动力学来描述式子(1)中微观状态的宏观投影,例如图(3)中的第二个例子,也'''不一定会拥有马尔科夫性。''' | + | 需要注意的是,虽然任意一个状态划分 <math>A</math>都能走这样的路径,并形成简化过程,'''但不是所有的这些简化过程都符合实际意义的。'''他们不一定能够得出一个宏观动力学来描述式子(1)中微观状态的宏观投影,例如图(2)中的第二个例子,也'''不一定会拥有马尔科夫性。''' |
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| | 我们暂且先不考虑‘失败’的情况,先关注‘成功’的部分。书中接下来就定义了什么叫做成块的划分: | | 我们暂且先不考虑‘失败’的情况,先关注‘成功’的部分。书中接下来就定义了什么叫做成块的划分: |
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| | # '''转移概率(transition probability),即式子(1.3),对任何微观初始状态(starting vector) <math> \pi </math> 都保持一致,从而我们能够得出宏观的概率转移矩阵<math>P' = \Phi^T P (\Phi^T)^{-1} = \Phi^T P \Phi^{\dagger} = \Phi^T P \Phi (\Phi^T \Phi)^{-1}</math>''' | | # '''转移概率(transition probability),即式子(1.3),对任何微观初始状态(starting vector) <math> \pi </math> 都保持一致,从而我们能够得出宏观的概率转移矩阵<math>P' = \Phi^T P (\Phi^T)^{-1} = \Phi^T P \Phi^{\dagger} = \Phi^T P \Phi (\Phi^T \Phi)^{-1}</math>''' |
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| − | [[文件:Lumpable和non-lumpable的例子.png|缩略图|图3:对成块的和不成块的矩阵做粗粒化|替代=|600x600像素]]不满足上述两个条件的,都不被定义为成块的划分。也就是说,不是所有的简化过程都是成块的,即使他们的命名方式(lumpable process v.s. lumped process)相似。 | + | [[文件:Lumpable和non-lumpable的例子.png|缩略图|图2:对成块的和不成块的矩阵做粗粒化|替代=|600x600像素]]不满足上述两个条件的,都不被定义为成块的划分。也就是说,不是所有的简化过程都是成块的,即使他们的命名方式(lumpable process v.s. lumped process)相似。 |
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| − | 从图3的成块划分的例子中,我们看到对于分组矩阵<math>\Phi = \left ( \begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \\ 0 & 1 \end{array} \right )</math>,成块的动力学TPM可以找到一个简化过程,而这个简化过程是满足马尔可夫性,且对所有初始状态都保持一致的。也就是说,无论<math>s^{(t)}</math>是什么,<math>\{ s^{(t)}, s^{(t+1)} \}</math>投影到宏观空间上的<math>\{ A^{(t)}, A^{(t+1)} \}</math>的<math> P( A^{(t+1)} | A^{(t)} )</math>都保持一致。
| + | 从图(2)的成块划分的例子中,我们看到对于分组矩阵<math>\Phi = \left ( \begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \\ 0 & 1 \end{array} \right )</math>,成块的动力学TPM可以找到一个简化过程,而这个简化过程是满足马尔可夫性,且对所有初始状态都保持一致的。也就是说,无论<math>s^{(t)}</math>是什么,<math>\{ s^{(t)}, s^{(t+1)} \}</math>投影到宏观空间上的<math>\{ A^{(t)}, A^{(t+1)} \}</math>的<math> P( A^{(t+1)} | A^{(t)} )</math>都保持一致。 |
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