導語

為了系統梳理因果涌現最新進展，北京師范大學系統科學學院教授、集智俱樂部創始人張江老師領銜發起，組織對本話題感興趣的朋友，深入研讀相關文獻，激發科研靈感。

本周將進行這一系列讀書會的第五期分享，由楊明哲分享介紹發表在《Nature Communications》上的文章《Decomposing causality into its synergistic, unique, and redundant components》。歡迎感興趣的朋友加入讀書會，期待更多感興趣的研究者能夠在這片方興未艾的研究領域找到未來的科研方向。

本次分享將于4月20日（本周日）9:00-11:00進行，歡迎感興趣的朋友參與討論交流！

當期內容簡介

信息分解是當前定義因果涌現的重要基礎理論。自Williams 和 Beer 提出局部信息分解的定量框架，信息分解方法在各個領域的復雜系統上得到廣泛應用。對于因果關系能否進行信息分解便是一個尤為重要的問題。

本次讀書會將聚焦在《Nature Communications》2024年發表的一篇文章《Decomposing causality into its synergistic, unique, and redundant components》。該工作提出了一個新的因果推斷方法，SURD（Synergistic-Unique-Redundant Decomposition，協同-特有-冗余分解），可以計算識別出多個變量對某個目標變量的冗余因果、特有因果和協同因果。作者對比了傳統的因果推斷方法，包括CGC、CTE、CCM、PCMCI，發現SURD在許多計算案例上都具有更顯著的識別結果。進一步地，SURD可以應用在湍流的實際數據上，得到的結果和現有的理論有較好的一致性。另外，和之前的局部信息分解的計算方法相比，SURD在計算上也有更低的計算復雜度。

內容大綱

1. 背景介紹

• 因果

• 信息論簡介

• 局部信息分解

2. SURD方法

3. SURD計算實驗

• Toy example

• 湍流問題上的應用

4. 關于SURD的反思與啟示

核心概念

1. 信息分解：Information Decomposition 2. 因果推斷：Causal Inference 3. 互信息：Mutual Information 4. 冗余：Redundancy 5. 特有：Unique 6. 協同：Synergy

主講人海報

楊明哲，北京師范大學系統科學學院碩士生，在張江老師因果涌現研究小組。研究領域是因果涌現、復雜系統自動建模。

直播信息：

時間：2025年4月20日（周日）下午2:00-4:00

報名參與讀書會：

斑圖鏈接：https://pattern.swarma.org/study_group_issue/894?from=wechat

掃碼參與，加入群聊，獲取系列讀書會回看權限，加入「因果涌現」社區，與社區的一線科研工作者溝通交流，共同推動這一前沿領域的發展。

參考文獻

Martínez-Sánchez, á. (2024). Decomposing causality into its synergistic, unique, and redundant components. Nature Communications.

Baptista, R., Marzouk, Y. & Zahm, O. On the representation and learning of monotone triangular transport maps. Found. Comput. Math. https://doi.org/10.1007/s10208-023-09630-x (2023).

Bertschinger, N., Rauh, J., Olbrich, E., & Jost, J. (2013). Shared Information—New Insights and Problems in Decomposing Information in Complex Systems (pp. 251–269). https://doi.org/10.1007/978-3-319-00395-5_35

因果涌現讀書會第六季

在霓虹燈的閃爍、蟻群的精密協作、人類意識的誕生中，隱藏著微觀與宏觀之間深刻的因果關聯——這些看似簡單的個體行為，如何跨越尺度，涌現出令人驚嘆的復雜現象？因果涌現理論為我們揭示了答案：復雜系統的宏觀特征無法通過微觀元素的簡單疊加解釋，而是源于多尺度動態交互中涌現的因果結構。從奇異值分解（SVD）驅動的動態可逆性分析，到因果抽象與信息分解的量化工具，研究者們正逐步構建起一套跨越數學、物理與信息科學的理論框架，試圖解碼復雜系統的“涌現密碼”。

為了系統梳理因果涌現最新進展，北京師范大學系統科學學院教授、集智俱樂部創始人張江老師領銜發起，組織對本話題感興趣的朋友，深入研讀相關文獻，激發科研靈感。

讀書會將從2025年3月16日開始，每周日早9:00-11:00，持續時間預計10周左右。每周進行線上會議，與主講人等社區成員當面交流，之后可以獲得視頻回放持續學習。誠摯邀請領域內研究者、尋求跨領域融合的研究者加入，共同探討。

詳情請見：