It is crucial to choose the appropriate scale in order to build an effective and informative representation of a complex system. Scientists carefully choose the scales for their experiments to extract the variables that describe the causalities in the system. They have found that the coarse scale(macro) is sometimes more causal and informative than the numerous-parameter observations(micro). The phenomenon that the causality emerges by coarse-graining is called Causal Emergence(CE). Based on information theory, a number of recent works have quantitatively shown that CE indeed occurs while coarse-graining a micro model to the macro. However, the existing works have not discussed the question of why and when the CE occurs. We quantitatively analyze the redistribution of uncertainties for coarse-graining and suggest that the redistribution of uncertainties is the cause of causal emergence. We further analyze the thresholds that determine if CE occurs or not. From the regularity of the transition probability matrix(TPM) of discrete systems, the mathematical expressions of the model properties are derived. The values of thresholds for different operations are computed. The results provide the critical and specific conditions of CE as helpful suggestions for choosing the proper coarse-graining operation. The results also provide a new way to better understand the nature of causality and causal emergence.


翻译:关键是要选择适当的比例,以建立一个高效且信息翔实的复杂系统代表。 科学家仔细选择实验的尺度, 以提取描述系统中因果关系的变量。 他们发现粗皮比例(macro)有时比多参数的观测(Micro)更具有因果关系和丰富性。 粗皮重力产生的因果关系现象被称为“ 原因出现” 。 根据信息理论, 最近的一些作品从数量上表明, CE确实发生时,微模型向宏观粗化。 但是,现有的工程没有讨论为什么和何时出现CE的问题。 我们定量分析粗皮比例(macro)的不确定性再分配,认为不确定性的再分配是因果出现的原因。 我们进一步分析确定CE是否发生的临界值。 从离散系统的过渡概率矩阵(TPM)的规律性来看,模型属性的数学表达方式是推断出来的。 不同的操作的临界值是计算的。 现有工程没有讨论为什么和何时发生CEE的临界和具体条件,我们从数量上分析不确定性的再分析不确定性的再分配是因果性产生的结果。 我们进一步分析了CEE是否发生。 提供了正确的因果关系性建议,为选择正确的共同结果提供了更好的方法。

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
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月26日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月3日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Arxiv
49+阅读 · 2021年5月9日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员