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基于有效信息的因果涌现理论
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2025年2月16日 (日) 10:23的版本
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、
2025年2月16日 (日) 10:23
→有效信息
第42行:
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下面将引入有效信息这一关键指标,介绍如何基于该指标量化马尔科夫动力系统的因果效应。
下面将引入有效信息这一关键指标,介绍如何基于该指标量化马尔科夫动力系统的因果效应。
−
[[有效信息]](Effective
Information,简称EI)是因果涌现理论中的核心概念,它可以用来度量一个马尔科夫动力学的因果效应强度。有效信息通常可以分解为两个部分:确定性(Determinism)和简并性(Degeneracy)。EI是因果机制的函数,即只取决于概率转移矩阵,而与其它因素无关,定义如下:
+
[[有效信息]](Effective
Information,简称EI)是因果涌现理论中的核心概念,它可以用来度量一个马尔科夫动力学的因果效应强度,定义如下:
<math>
<math>
−
EI(
P
)\
equiv I
(
Y;
X|
do
(X\
sim U
))
+
\begin{aligned}
+
EI
&= I(X_t,X_{t+1}|do(X_t\sim U(\mathcal{X})))=I(\tilde{X}_t,\tilde{X}_{t+1}) \\
+
&= \sum^N_{i=1}\sum^N_{j=1}Pr(\tilde{X}_t=i,\tilde{X}_{t+1}=j)\log \frac{Pr
(
\tilde{X}_t=i,\tilde{X}_{t+1}=j
)
}{Pr(
\
tilde{X}_t=i)Pr(\tilde{X}_{t+1}=j)}\\
+
&= \sum^N_{i=1}Pr(\tilde{X}_t=i)\sum^N_{j=1}Pr
(
\tilde{
X
}_{t+1}=j
|
\tilde{X}_t=i)\log \frac{Pr
(
\tilde{
X
}_{t+1}=j|
\
tilde{X}_t=i
)
}{Pr(\tilde{X}_{t+1}=j
)
}\\
+
&= \frac{1}{N}\sum^N_{i=1}\sum^N_{j=1}p_{ij}\log\frac{N\cdot p_{ij}}{\sum_{k=1}^N p_{kj}}
+
\end{aligned}
</math>
</math>
−
这里,[
math
]
X
[/math]是因变量,[math]Y[/math]是果变量,[math]P[/math]表示[math]X[/math]到[math]Y[/math]的概率转移矩阵,[math]p_{ij
}\
equiv Pr(Y=j|
X
=i)[/math]。[math]do(X\sim U(\mathcal
{
X
}
))[
/math
]表示对
[math]
X
[/math]
实施
[[
do干预
]]
(或称
[[
do操作
]]
,使其服从[
math
]\mathcal
{
X
}
[
/math
]上的均匀分布
[math]
U(\mathcal{X})
[/math]
,也即是[[最大熵分布]]。在这一干预下,因果机制P保持不变。EI指标度量的是经过do干预后的因变量X与果变量Y之间的互信息。
+
+
其中<
math
>\tilde{
X}
_t,
\
tilde{
X
}_
{
t+1
}
<
/math
>分别为把t时刻的
[math]
X_t
[/math][[
干预
]]
为
[[
均匀分布
]]
后,前后两个时刻的状态。<
math
>p_
{
ij
}
<
/math
>为第i个状态转移到第j个状态的转移概率。从这个式子,不难看出,EI仅仅是概率转移矩阵
[math]
P
[/math]
的函数。
=== 粗粒化映射 ===
=== 粗粒化映射 ===
相信未来
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