復雜系統(tǒng)中的信息理論丨因果涌現讀書會第三期

導語

為了系統(tǒng)梳理因果涌現最新進展，北京師范大學系統(tǒng)科學學院教授、集智俱樂部創(chuàng)始人張江老師領銜發(fā)起，邀請對復雜系統(tǒng)與涌現問題感興趣的研究者與同好共同研讀前沿文獻、碰撞科研靈感。

本周開啟第七季第三期，主題“復雜系統(tǒng)中的信息理論”。由章彥博學者主講，分享圍繞AlphaZero信息“無中生有”難題，結合Finzi等人（2025）研究引入“認知復雜度”，探討其與涌現的關聯(lián)，講解測量方法，帶大家走進復雜系統(tǒng)信息世界。

歡迎感興趣的朋友加入讀書會，一起在這片快速生長、思想頻出的研究領域中把握脈絡、發(fā)現問題、尋找未來的科研方向。

報告簡介

2017 年，AlphaZero 橫空出世，在圍棋、國際象棋、將棋上全部超越人類頂尖選手。更令人驚嘆的是，它沒有使用任何人類數據——唯一的輸入是游戲規(guī)則，一個簡潔到幾頁紙就能寫完的程序。然而最終訓練出來的模型有幾千兆字節(jié)的參數，編碼了對殘局處理、開局策略、戰(zhàn)術配合等種種復雜知識。問題來了：這些知識的「信息」從哪里來？

經典信息論的一個核心定理——數據處理不等式（Data Processing Inequality）——告訴我們：對數據施加的任何確定性變換，都不可能增加與原始來源之間的互信息。自弈本身是確定性計算，那么 AlphaZero 的幾 GB 模型權重，究竟是憑空變出來的嗎？

Finzi 等人（2025）的工作給出了清晰的回答：問題不在于 AlphaZero，而在于我們衡量「信息」的工具出了問題。經典信息論假設觀察者有無限的計算能力。一旦我們考慮計算的代價，整個圖景發(fā)生根本性的改變。由此，我們得到了「認知復雜度」。

而在因果涌現的背景下，認知復雜度給出了關于涌現的全新視角：涌現與觀察者的算力有深刻的關聯(lián)。「涌現結構」常常源于觀察者有限的算力。在康威生命游戲之中，人類觀察者要想快速預測系統(tǒng)的變化，「滑翔機」這樣的涌現概念就必不可少。這種觀念一定程度上挑戰(zhàn)了因果涌現的核心思想——粗粒化可以客觀地用因果信息度量好壞，而無需觀察者。而這篇論文給出了有趣的新視角。

分享大綱

• 信息論的難題：無中生有

• 信息論的工具箱：三種隨機性，一個統(tǒng)一框架

• 認知復雜度：算力受限的觀察者

• 測量認知復雜度

• • 用神經網絡代替「程序」

  • 從理論到實踐：測量認知復雜度

• 認知復雜度與涌現

• • 生命游戲：涌現結構與算力限制

  • 元胞自動機：計算不可約與認知復雜度

  • 認知復雜度與因果涌現

核心概念

熵、信息論、計算復雜性理論、算法信息論、機器學習

主講人介紹

主講人：章彥博，美國亞利桑那州立大學復雜系統(tǒng)博士，本科畢業(yè)于中國科學技術大學凝聚態(tài)物理系，現在塔夫茨大學進行博士后研究，集智科學家，曾在瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學院進行訪問交流。研究方向：統(tǒng)計物理、復雜系統(tǒng)等。他的研究興趣主要是試圖理解我們這個世界的“特殊尺度”。為什么原子會存在？為什么分子會存在？為什么“事物”的概念是一個有用的概念？此外，他還致力于利用化學反應網絡探索生命的起源。 在他的主要研究之外，章彥博喜歡研究在線社交網絡和古代音樂史。

參考文獻

• Finzi, Marc, et al. "From Entropy to Epiplexity: Rethinking Information for Computationally Bounded Intelligence." arXiv, 6 Jan. 2026, https://arxiv.org/abs/2601.03220.

時間信息

2026年3月8日（周日）上午10:00-12:00，騰訊會議線上進行，微信視頻號+集智俱樂部B站號同步直播，感興趣的朋友掃碼報名加入因果涌現讀書會后，可進入學員群進行交流。

報名讀書會：「因果涌現第七季」

為系統(tǒng)梳理因果涌現領域的最新進展，北京師范大學系統(tǒng)科學學院教授、集智俱樂部創(chuàng)始人張江老師領銜發(fā)起，組織對該主題感興趣的研究者與探索者共同研讀前沿文獻、交流研究思路。讀書會將于2026年2月22日起每周日上午（創(chuàng)建讀書會暫定時間為10:00-12:00）線上開展，持續(xù)約10周，包含主講分享與討論交流，并提供會后視頻回放，誠邀相關領域研究者及跨學科興趣者參與。

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