关于计算的“力学原理”——寻找模式、预测、结构与简洁性背后的基本规律丨周日直播·因果涌现读书会
导语
这次要讨论的文章《Computational Mechanics: Pattern and Prediction, Structure and Simplicity》是早期综合讨论因果、粗粒化、预测等概念的经典文章。作者Shalizi和Crutchfield两位学者提出了“计算力学”这一数学框架，试图寻找从历史序列中总结规律，并预测未来这一“智能活动”背后的一般规律。尽管文章中没有提出“因果涌现”这一概念，但已经涵盖了因果涌现理论的绝大部分思想，并进行了较为完善的理论分析，可以期待能应用于复杂系统的研究。
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
跟读书会主题之间的关系
这次要讨论的文章是早期综合讨论因果、粗粒化、预测等概念的经典文章。该文章探讨了魔似的概念，尽管没有提出“因果涌现”这一概念，但已经涵盖了因果涌现理论的绝大部分思想，并进行了较为完善的理论分析，作者将这一理论框架称之为“计算力学”（Computational Mechanics）。
报告内容简介
报告内容简介
众所周知，牛顿力学是关于物质、力与运动的基本原理；而人工智能时代，我们需要的是理解信息、计算与预测背后的基本原理。圣塔菲研究所的Shalizi和Crutchfield两位学者提出了“计算力学”这一数学框架，试图寻找从历史序列中总结规律，并预测未来这一“智能活动”背后的一般规律。他们从信息论出发，定义出模式，因果态，态之间的转移等重要概念，并将智能抽象为所谓的ɛ-机器。他们从理论上证明，ɛ-机器可以展现出极大的预测能力和极小的复杂性。
【大纲】
1.探讨模式的概念，跟代数性，随机性，因果性和计算的关系
2.信息论基础，熵和互信息
3. 系综，随机过程和Occam水池
4.模式的形成和可预测性
5.因果态和状态转移
6.ɛ-机器。
7.ɛ-机器的基本特性：极大的预测能力和极小复杂性
8.总结
【主要涉及到的知识概念】
复杂性
因果态
ɛ-机器
Occam水池
主讲人介绍
薛金鑫，清华大学数学科学系教授，主要的研究领域是与动力系统相关的数学，包括天体力学，哈密顿系统，双曲动力系统，群作用，辛拓扑，几何流等。在Acta Math, Ann. of Math., Geometry & Topology, CVPDE, Asterisque, Comm. Math Phys. 等顶级期刊和优质期刊上发表文章。主要研究内容包括：证明了四体问题存在非碰撞奇点，从而终结长达100多年的潘勒韦猜想；证明随机版本的标准映射双曲性猜想；证明正定系统的Arnold扩散猜想；解决Lorentz型哈密顿系统周期轨存在性的Arnold问题和相关的Polterovich问题；完整分类了一类环面上的可解群作用；证明了黑洞背景下粒子运动的KAM和Arnold扩散行为；在通有初值的平均曲率流的Huisken猜想研究中获得重要进展。
参考文献
[1]Cosma, Rohilla, ShaliziJames,等. “Computational Mechanics: Pattern and Prediction, Structure and Simplicity.” Journal of Statistical Physics (2001).
众所周知，牛顿力学是关于物质、力与运动的基本原理；而人工智能时代，我们需要的是理解信息、计算与预测背后的基本原理。圣塔菲研究所的Shalizi和Crutchfield两位学者提出了“计算力学”这一数学框架，试图寻找从历史序列中总结规律，并预测未来这一“智能活动”背后的一般规律。他们从信息论出发，定义出模式，因果态，态之间的转移等重要概念，并将智能抽象为所谓的ɛ-机器。他们从理论上证明，ɛ-机器可以展现出极大的预测能力和极小的复杂性。
8.总结
Occam水池
主讲人介绍
主讲人介绍
薛金鑫，清华大学数学科学系教授，主要的研究领域是与动力系统相关的数学，包括天体力学，哈密顿系统，双曲动力系统，群作用，辛拓扑，几何流等。在Acta Math, Ann. of Math., Geometry & Topology, CVPDE, Asterisque, Comm. Math Phys. 等顶级期刊和优质期刊上发表文章。主要研究内容包括：证明了四体问题存在非碰撞奇点，从而终结长达100多年的潘勒韦猜想；证明随机版本的标准映射双曲性猜想；证明正定系统的Arnold扩散猜想；解决Lorentz型哈密顿系统周期轨存在性的Arnold问题和相关的Polterovich问题；完整分类了一类环面上的可解群作用；证明了黑洞背景下粒子运动的KAM和Arnold扩散行为；在通有初值的平均曲率流的Huisken猜想研究中获得重要进展。
参考文献
[1]Cosma, Rohilla, ShaliziJames,等. “Computational Mechanics: Pattern and Prediction, Structure and Simplicity.” Journal of Statistical Physics (2001).
直播信息
直播信息
直播时间：
2022年8月7日（周日）晚上19:00-21:00
参与方式：
-
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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。
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