计算力学(Computational Mechanics)是一套用于量化涌现的框架。它以一种计算的视角,研究观察者建立的模型在识别涌现时,模型发生的变化。计算力学以信息论和生物进化的思想为基础,是目前最早的对涌现的定量化研究。在应用当中,该理论提出了对复杂性度量的新指标,即统计复杂度,同时还提出了一套识别涌现的算法。
历史渊源
计算力学源于 20 世纪 70 年代和 80 年代早期非线性物理学领域对流体力学领域湍流问题的研究。为了识别流体湍流中的混沌动力学,Packard和 Crutchfield等人开发了一套吸引子重构方法[1][2],使用测量的时间序列来重构流体动力系统的状态空间,可以在其中观察混沌吸引子并定量测量它们的不稳定程度及其伴随的复杂性。这套重构方法的有效性在 1983 年通过实验得到了验证[3],之后就被广泛用于识别和量化确定性混沌系统的行为。但是,这套方法无法简明扼要地表达被重构系统的内部结构。为了解决这个问题,计算力学理论应运而生。
- ↑ Packard, N. H.; Crutchfield, J. P.; Farmer, J. D.; Shaw, R. S. (1980). "Geometry from a time series". Physical Review Letters. 45 (9): 712.
- ↑ Takens, D. A. (1981). Detecting strange attractors in fluid turbulence. 898. Berlin: Springer-Verlag. pp. 366. https://doi.org/10.1007/BFb0091924.
- ↑ Brandstater, A.; Swift, J.; Swinney, Harry L.; Wolf, A.; Farmer, J. D.; Jen, E.; Crutchfield, J. P. (1983). "Low - dimensional chaos in a hydrodynamic system". Physical Review Letters. 51 (16): 1442.