计算力学
计算力学(Computational Mechanics)是从自然和人工之物的多维视角入手,在相对安全和部分抽象的理论时空上,研究事物和斑图形成的原因,投射为理论框架上反映事物特有结构的内禀属性,并能使用对应计算软件及设备解析或生成斑图的一套方案。计算软件和设备各层级将经历不断地迭代升级,运算效能,通用性,生产力都不断得到提高,逐渐逼近理想的[math]\displaystyle{ \epsilon-machine }[/math]。而自然和人工之物的内禀属性,也将理想化到因果态(Causal States)。
此研究领域由圣塔菲研究所的詹姆斯.P.克拉奇菲尔德(James P. Crutchfield)所开创,北京师范大学系统科学学院导师张江在参加圣塔菲研究所2007暑期夏令营(SFI 2007 Beijing Summer School)的过程中,结识了克拉奇菲尔德,并对计算力学展开了讨论。此后有段时间相对沉寂,但张江老师不忘科研初心,立志建立复杂系统科研的新高地,于是在2008年创立了“集智俱乐部”,举办了一系列复杂系统相关的读书会。而计算力学的若干文献则在《因果涌现读书会》得到解读,相关研究者趋之若鹜。借着《因果涌现读书会》的春风,计算力学也迎来新的历史发展机遇。
计算力学的早期工作涉及“计量涌现(The Calculi of Emergence)”,试图对复杂系统、统计物理、热力学的某个尺度进行度量。随后克拉奇菲尔德和他的同伴,发现并证明用因果态表征[math]\displaystyle{ \epsilon-machine }[/math]定义下的深度,能提供了最小复杂度和最佳预测性,是复杂度理想化的一处浅滩。
集智俱乐部提供充足的科学探索之旅,会要求懂一点中文。“书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。”此诗句虽然有其历史局限性,但在新时代仍有不少借鉴意义。非相关领域人员,请勿擅自作主和变装突袭。为保障举行头脑风暴活动的安全性,当地会辅助优美的自然环境,提供沉浸式阅读和讨论的场所,以搭建新新人类的活动平台。若想了解更多,请加入《因果涌现读书会》参与相关课题的研究和讨论。
误差最小的预测
定义1 状态类[math]\displaystyle{ \mathbfcal{R} }[/math]的统计复杂度是
[math]\displaystyle{ \begin{aligned} C_{μ}(\mathbfcal{R}) & \equiv H[\mathbfcal{R}] \\ & = - \sum_{ρ \in \mathcal R } P(\mathcal R = ρ)\log_{2}P(\mathcal R = ρ). \\ \end{aligned} }[/math]
当和收敛到一个有限值。
在[math]\displaystyle{ C_{μ} }[/math]含有下标μ提示我们它有着量化理论的特性,并且最终依赖于过程序列的分布,能导出状态上的测量。
一个状态类的统计复杂度是平均不确定度(单位是比特),在此过程的当前状态。这个,换句话说,是跟平均存储数量(单位是比特)一样,过程看上去是在保持过去,在给定选定的状态类[math]\displaystyle{ \mathbfcal{R} }[/math]的条件下。这个目标是在尽可能少的存储下完成。再次申明,我们希望最小化统计复杂度,并符合最大准确预测的原则。