导语


本次分享，将在信息动力学背景下，介绍论文《Reconciling emergences: An information-theoretic approach to identify causal emergence in multivariate data》的思维逻辑以及推演过程，和因果涌现研究爱好者们一起，尝试一窥量化因果研究的最前沿思维。


因果涌现读书会第二季主要围绕追根溯源、因果涌现、因果表示学习、机器学习多尺度自动建模、量子因果五大主题来探寻涌现、因果科学和机器学习这三大主题之间的联系。自2022年5月22日开始，每周日晚上19:00-21:00举办，持续时间预计 7-8周。欢迎对本话题感兴趣的朋友报名参加！





跟读书会主题之间的关系




涌现是复杂系统领域的核心问题，而涌现的量化又是涌现的核心问题。本季读书会开场即介绍了信息动力学中重要手法：部分信息分解（PID）。这篇论文正是基于该理论，在因果涌现量化领域的开创性工作。该论文了拓展了对于多变量系统的形式理论，研究系统各部分的动力学与人们关注的宏观特征之间的关系，提出了是否存在涌现特征的理论评价标准，能够对向下因果进行严格及定量的定义，并引入了因果解耦的新概念作为涌现的补充形式。在此基础上，该论文还提出了在系统微观态变量观测不全的情况下，不依赖于特定PID方法衡量系统涌现的充分条件。

 



报告内容简介




涌现无处不在。它表现出“总体超过了各部分总和”的特征。例如，鸟群似乎不仅是个体鸟的简单集合，意识似乎不仅是神经元之间的电脉冲。更深入地考察涌现，需要严格的、定量的涌现理论。这篇论文既吸收该领域的历史成果，又针对同领域的主要问题，基于部分信息分解的理论框架，创造性地提出了一套规范方法，即关于什么构成了因果涌现，如何测量它，以及存在哪些不同类型的涌现。具体而言，这篇论文利用了信息动力学的最新发展，即考察信息如何通过动力系统，并在其中参与时间演化。本次分享，将在信息动力学背景下，介绍改该论文的思维逻辑以及推演过程，和因果涌现研究爱好者们一起，尝试一窥量化因果研究的最前沿思维。

 大纲

1. 入题：因果涌现是什么，为什么我们在意它？
因果涌现是什么
大背景：认识论的不同立场
量化因果研究的发展路径

PLOS官方统计上看这篇文章的影响力

2. 解题：作者提出了怎样的定量方法？效果如何？
基本假设与考察目的
涌现的3个简单例子
2个变量的PID语言以及相对应的Venn图
量化的方法：涌现存在与否，向下因果，因果解耦的判断

实验介绍，以及上述3个简单例子的计算复现

3. 品题：因果涌现，当下的应用场景

健康大数据中的量化因果

4. 跑题：为更好理解量化因果，提几个开脑洞的思考
3个思考TakeHome，也是可供后续展开的素材

【主要涉及到的知识概念】

  • 信息分解 Information Decomposition
  • 互信息 Mutual Information
  • 冗余信息 Redundant Information
  • 协同信息 Synergistic Information
  • 马尔可夫因果动力 irreducible causal power
  • 因果涌现 Causal emergence
  • 因果解耦 Causal decoupling

  • 向下因果 Downward causation


     



    主持人介绍




    吕奥博，圣路易斯华盛顿大学系统科学与数学专业研究生（即将入学），毕业于四川大学信息管理与信息系统系。研究兴趣集中于信息科学与系统科学的交叉领域。

    邓鸥，北京大学理科毕业。在日本工作和生活多年后，进入早稻田大学院人间科学部，2022年3月硕士毕业后，在同学部的网络信息系统学研究室（NIS Lab, https://nislab.human.waseda.ac.jp/）继续深造，现为博士一年级。研究兴趣集中于健康大数据分析，包括引入复杂网络，因果推理与机器学习等。


    参考文献

    [1] Rosas, F. E. , et al. “Reconciling emergences: An information-theoretic approach to identify causal emergence in multivariate data.” (2020).

    时间：





    直播信息




    直播时间：

    2022年7月3日（周日）晚上19:00-21:00


    参与方式：

    • 集智俱乐部 B 站免费直播，扫码可预约：

    扫码预约

    • 文末扫码付费参加因果涌现读书会第二季可加入腾讯会议，可提问交流，加入群聊，获取回看地址及更多学习资料，成为因果涌现社区种子用户，与因果涌现社区的一线科研工作者沟通交流，共同推动因果涌现社区的发展。


    因果涌现读书会第二季招募中


    跨尺度、跨层次的涌现是复杂系统研究的关键问题，生命起源和意识起源这两座仰之弥高的大山是其代表。而因果涌现理论、机器学习重整化技术、自指动力学等近年来新兴的理论与工具，有望破解复杂系统的涌现规律。同时，新兴的因果表示学习、量子因果等领域也将为因果涌现研究注入新鲜血液。


    由北京师范大学教授、集智俱乐部创始人张江和加州大学圣地亚哥分校助理教授尤亦庄等人发起的「因果涌现」系列读书会第二季，将组织对本话题感兴趣的朋友，深入研读相关文献，激发科研灵感。本读书会自2022年5月22日开始，每周日晚19:00举办，预计持续7-8周。欢迎感兴趣的朋友报名参与。


    本季读书会详情与报名方式请参考：
    因果、涌现与机器学习：因果涌现读书会第二季启动


    点击“阅读原文”，报名直播