The classic studies of causal emergence have revealed that in some Markovian dynamical systems, far stronger causal connections can be found on the higher-level descriptions than the lower-level of the same systems if we coarse-grain the system states in an appropriate way. However, identifying this emergent causality from the data is still a hard problem that has not been solved because the correct coarse-graining strategy can not be found easily. This paper proposes a general machine learning framework called Neural Information Squeezer to automatically extract the effective coarse-graining strategy and the macro-state dynamics, as well as identify causal emergence directly from the time series data. By decomposing a coarse-graining operation into two processes: information conversion and information dropping out, we can not only exactly control the width of the information channel, but also can derive some important properties analytically including the exact expression of the effective information of a macro-dynamics. We also show how our framework can extract the dynamics on different levels and identify causal emergence from the data on several exampled systems.


翻译:典型的因果出现研究显示,在某些马尔科维亚动态系统中,如果我们以适当的方式将同一系统的因果差异化,在较高层次的描述中可以找到远比较低层次的因果联系。然而,从数据中找出这种因果关联仍然是一个难题,由于无法轻易找到正确的因果差异化战略,因此尚未解决。本文提议了一个称为神经信息驱动器的一般性机器学习框架,以自动提取有效粗皮采集战略和宏观状态动态,并直接识别时间序列数据产生的因果。通过将粗皮采集操作分解成两个过程:信息转换和信息流出,我们不仅能够完全控制信息渠道的宽度,而且能够从分析中获取一些重要的属性,包括宏观动力学有效信息的确切表达。我们还展示了我们的框架如何从多个示例系统的数据中提取不同层次的动态并识别因果生成。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月2日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
253+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月2日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
253+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员