"Emergence", the phenomenon where a complex system displays properties, behaviours, or dynamics not trivially reducible to its constituent elements, is one of the defining properties of complex systems. Recently, there has been a concerted effort to formally define emergence using the mathematical framework of information theory, which proposes that emergence can be understood in terms of how the states of wholes and parts collectively disclose information about the system's collective future. In this paper, we show how a common, foundational component of information-theoretic approaches to emergence implies an inherent instability to emergent properties, which we call flickering emergence. A system may on average display a meaningful emergent property (be it an informative coarse-graining, or higher-order synergy), but for particular configurations, that emergent property falls apart and becomes misinformative. We show existence proofs that flickering emergence occurs in two different frameworks (one based on coarse-graining and another based on multivariate information decomposition) and argue that any approach based on temporal mutual information will display it. Finally, we argue that flickering emergence should not be a disqualifying property of any model of emergence, but that it should be accounted for when attempting to theorize about how emergence relates to practical models of the natural world.


翻译:复杂系统显示特性、 行为或动态的特性、 行为或动态并非轻而易举地减少其组成要素, 这种现象是复杂系统定义特性之一。 最近,通过信息理论的数学框架,作出了一致努力,正式界定出现, 这表明, 整体和部分的出现可以被理解到如何集体披露关于系统集体未来的信息。 在本文中, 我们展示了信息理论方法中常见、 基础部分的出现意味着新出现特性的内在不稳定性, 我们称之为瞬息万变的出现。 一个系统可能平均显示一种有意义的新兴属性( 无论是信息性粗略的、 更高层次的协同效应 ), 但对于特定的配置来说, 突然出现的属性会分化, 并且变得有误。 我们展示了存在的证据, 在两种不同的框架中( 一种基于粗微的特征, 另一种基于多变异的信息分解) 出现, 并论证任何基于时空的相互信息的方法都会显示它。 最后, 我们说, 闪现的出现不应该是 一种实际的特性, 在任何自然的出现模式中, 应该是如何改变世界的模型。

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