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lm-005021 · 2026-11

全域規則勢論 11:最小全域規則勢實驗——同資訊、同時間、同規則,不同構形

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全域規則勢論 11:最小全域規則勢實驗——同資訊、同時間、同規則,不同構形

Global Rule-Shi Theory 11: Minimal Global Rule-Shi Experiment — Same Information, Same Time, Same Rules, Different Configurations

系列: 全域規則勢論(Global Rule-Shi Theory, GRST)
篇次: GRST-11 / 12
作者: Neo.K
機構: EveMissLab(一言諾科技有限公司)
版本: v0.1
日期: 2026-10-05
文件性質: 實驗方法論/benchmark 規格/動力系統/規則勢操作化
狀態: Working Paper / Experimental Protocol Draft
前篇: GRST-01 至 GRST-10
主要前置框架: SIO、規則約束計算框架、TECD、AI 剪枝科學、FDCS、Rashomon 規則族


摘要

GRST 前十篇已完成從本體分層到 AI 科學方法論的完整鏈條,但若「勢」不能被最小實驗操作化,它仍可能退化成漂亮語義。因此本文提出 GRST 第一個可重現 benchmark:在固定規則、固定單元數、固定資訊量、固定資源、固定邊界、固定更新排程與固定時間窗下,只改變狀態構形,測量其未來世界線是否出現系統性差異。

核心設計為:

RA=RB=R,R_A=R_B=R, NA=NB=N,N_A=N_B=N, I(xA)=I(xB),I(x_A)=I(x_B), TA=TB=T,T_A=T_B=T, BA=BB=B,B_A=B_B=B, UA=UB=U,U_A=U_B=U,

但:

xA≠xB.x_A\neq x_B.

若最終觀察到:

ΓR,xA≠ΓR,xB,\Gamma_{R,x_A} \neq \Gamma_{R,x_B},

且差異可穩定表現在存續、吸引域、複製、擴張、吸收、擾動敏感、因果連通與分岔複雜度等多個測度上,則至少可以證明:

I(x) 與 DR(x) 不是局部態勢的充分統計量。\boxed{ I(x) \text{ 與 } D_R(x) \text{ 不是局部態勢的充分統計量。} }

本文進一步定義第一版「Shi Feature Vector」:

ΦR(x)=⟨τ,g,r,a,b,s,q,c⟩,\Phi_R(x) = \left\langle \tau, g, r, a, b, s, q, c \right\rangle,

其中分別表示:

  • τ\tau:存續時間;
  • gg:擴張/增長;
  • rr:複製能力;
  • aa:吸收/吞噬能力;
  • bb:吸引域規模;
  • ss:擾動敏感度;
  • qq:分岔複雜度;
  • cc:因果連通性。

再定義第一版 Shi Distance:

DShi(xA,xB∣R)=DΦ(ΦR(xA),ΦR(xB)),D_{\mathrm{Shi}} \left( x_A,x_B\mid R \right) = D_\Phi \left( \Phi_R(x_A), \Phi_R(x_B) \right),

其中 DΦD_\Phi 可依系統使用標準化歐氏距離、Mahalanobis distance、Earth Mover's Distance、Graph Kernel distance 或其他適合的多維距離。

本文同時設計第二組對照:

xA=xB=x,x_A=x_B=x,

但:

RA≠RB.R_A\neq R_B.

此時量測:

DShi((RA,x),(RB,x)),D_{\mathrm{Shi}} \left( (R_A,x),(R_B,x) \right),

用以證明同一狀態在不同規則下會產生「態勢換位」。

本文提出三種最小實驗載體:元胞自動機、有限圖重寫系統與小型世界狀態機。建議第一版 benchmark 優先使用 deterministic cellular automata,因為其規則透明、狀態有限、易於枚舉、無需先引入概率,可最大限度避免「勢只是概率」的誤解。第二階段再導入 stochastic rule set 與 dynamic-rule world,以測試概率勢與規則變動。

本文最後給出完整資料格式、重現性要求、實驗證書、最小統計檢定與失敗判準。GRST-11 的任務不是證明自然宇宙存在一個名為 Shi 的新基本物理量,而是先證明:在嚴格控制下,相同資訊量與相同自由度不足以唯一決定未來結構,而規則—構形關係可以被操作化為可測量的動力差異。

關鍵詞: 全域規則勢、Shi Distance、benchmark、元胞自動機、構形、資訊量、自由度、世界線、態勢換位、可重現實驗


1. 為什麼 GRST 必須有最小實驗

GRST 的危險之一是:

「勢」變成一個什麼都能解釋的詞。

如果任何現象都可以在事後說:

因為勢不同。

那 GRST 就沒有科學價值。

因此最小實驗必須滿足:

control almost everything+change one structural factor\boxed{ \text{control almost everything} + \text{change one structural factor} }

然後觀察未來差異。


2. 核心問題

本文第一個問題:

若資訊量、規則、時間與資源都一樣,只改構形,未來是否仍會系統性不同?

形式上:

RA=RB,I(xA)=I(xB),xA≠xB.\boxed{ R_A=R_B, \quad I(x_A)=I(x_B), \quad x_A\neq x_B. }

測:

ΓR,xAvsΓR,xB.\Gamma_{R,x_A} \quad\text{vs}\quad \Gamma_{R,x_B}.

3. 第二個問題

第二個問題:

若狀態完全相同,只改規則,未來地位是否改變?

形式上:

xA=xB=x,RA≠RB.\boxed{ x_A=x_B=x, \quad R_A\neq R_B. }

測:

ΓRA,xvsΓRB,x.\Gamma_{R_A,x} \quad\text{vs}\quad \Gamma_{R_B,x}.

這是 GRST-07 的法則反事實對照。


4. 第一版實驗不處理什麼

GRST-11 v0.1 暫不處理:

  • 自然宇宙底層規則;
  • 真正物理常數修改;
  • 人類認知偏差;
  • 倫理價值;
  • 社會系統;
  • 高維連續物理場。

原因是:

first prove operational separability in a clean synthetic world.\boxed{ \text{first prove operational separability in a clean synthetic world}. }

5. 為什麼優先選元胞自動機

元胞自動機具備:

  1. 規則完全透明;
  2. 狀態離散;
  3. 可精確重現;
  4. 可枚舉初始構形;
  5. 無需先引入浮點誤差;
  6. 可定義相同資訊量;
  7. 可直接比較長期世界線。

因此它非常適合當:

GRST toy universe.\boxed{ \text{GRST toy universe}. }

6. 最小世界定義

定義世界:

W=⟨X,R,B,U,T⟩.\mathcal W = \left\langle \mathcal X, R, B, U, T \right\rangle.

其中:

  • X\mathcal X:狀態空間;
  • RR:局部更新規則;
  • BB:邊界條件;
  • UU:更新排程;
  • TT:實驗時間窗。

7. 狀態表示

使用:

L×LL\times L

二元格點。

每格:

xij∈{0,1}.x_{ij}\in\{0,1\}.

總狀態:

x∈{0,1}L2.x \in \{0,1\}^{L^2}.

8. 固定資訊量的第一版定義

第一版不先使用複雜資訊理論。

直接固定:

N1(x)=∑i,jxij=K.N_1(x) = \sum_{i,j} x_{ij} = K.

即每個候選構形都有相同數量的 active cells。

因此:

same active-symbol count.\boxed{ \text{same active-symbol count}. }

這是最乾淨的控制條件。


9. 第二版資訊控制

後續可增加:

Hemp(x)H_{\mathrm{emp}}(x)

或:

Kcompress(x)K_{\mathrm{compress}}(x)

等控制。

例如要求:

H(xA)≈H(xB)H(x_A)\approx H(x_B)

或:

Lcompress(xA)≈Lcompress(xB).L_{\mathrm{compress}}(x_A) \approx L_{\mathrm{compress}}(x_B).

但 v0.1 先不把「資訊量」和演算法複雜度混在一起。


10. 構形差異

固定:

N1(xA)=N1(xB)=K.N_1(x_A)=N_1(x_B)=K.

只改:

C(x).C(x).

例如:

  • cluster;
  • line;
  • ring;
  • checkerboard;
  • dispersed;
  • random constrained;
  • symmetric;
  • asymmetric。

11. 不允許額外資源差

必須固定:

L,K,R,B,U,T.L, K, R, B, U,T.

不能讓:

xAx_A

偷偷擁有更多格子或更多更新次數。


12. 規則

第一版建議選一個 deterministic local rule。

可先用:

R:Nij→xij′.R: \mathcal N_{ij} \rightarrow x'_{ij}.

其中:

Nij\mathcal N_{ij}

為 Moore neighborhood 或 von Neumann neighborhood。


13. 為什麼不一定直接用 Conway's Game of Life

Life 很適合示範,

但已有大量特殊 pattern 知識。

如果直接用 Life,

可能被誤解成:

只是已知 glider/still-life 差異。

所以正式 benchmark 最好:

  1. 使用 Life 作 reference;
  2. 再使用隨機生成但固定的透明規則族。

14. 規則族

建立:

R={R1,…,Rm}.\mathcal R = \{R_1,\ldots,R_m\}.

要求:

  • deterministic;
  • locality fixed;
  • update schedule fixed;
  • rule hash fixed;
  • reproducible。

15. 第一實驗:同規則、同資訊、不同構形

固定:

R,L,K,B,U,T.R, L, K, B, U,T.

取:

x1,…,xnx_1,\ldots,x_n

滿足:

N1(xi)=K.N_1(x_i)=K.

執行:

Γi=ΓR,xi(T).\Gamma_i = \Gamma_{R,x_i}^{(T)}.

16. 主要假說 H1

H1:∃xi,xj such that I(xi)=I(xj) but ΦR(xi)≠ΦR(xj).\boxed{ H_1: \exists x_i,x_j \text{ such that } I(x_i)=I(x_j) \text{ but } \Phi_R(x_i)\neq\Phi_R(x_j). }

若 H1 成立,

表示:

equal information quantity is not sufficient for equal Shi.\boxed{ \text{equal information quantity is not sufficient for equal Shi}. }

17. 次假說 H2

即使:

DR(xi)=DR(xj)D_R(x_i)=D_R(x_j)

也可能:

ΦR(xi)≠ΦR(xj).\Phi_R(x_i)\neq\Phi_R(x_j).

這直接對應 GRST-03。


18. Shi Feature Vector

本文定義:

ΦR(x)=⟨τ,g,r,a,b,s,q,c⟩.\boxed{ \Phi_R(x) = \left\langle \tau, g, r, a, b, s, q, c \right\rangle. }

19. 存續時間

τR(x)\tau_R(x)

表示:

結構保持非空或保持指定身份的時間。

最簡單:

τ=min⁡{t:N1(xt)=0}.\tau = \min \left\{ t: N_1(x_t)=0 \right\}.

若到:

TT

仍未消失:

τ=T+.\tau=T^+.

20. 結構身份版存續

如果不希望「只要還有任何 active cell 就算活」,

可定義結構相似:

Sid(xt,x0).S_{\mathrm{id}}(x_t,x_0).

當:

Sid<θS_{\mathrm{id}}<\theta

視為原結構死亡。


21. 擴張量

定義:

gR(x)=max⁡0≤t≤TN1(xt)−N1(x0).g_R(x) = \max_{0\leq t\leq T} N_1(x_t) - N_1(x_0).

或使用積分版:

gint=∑t=0TN1(xt).g_{\mathrm{int}} = \sum_{t=0}^{T} N_1(x_t).

22. 複製能力

若可定義 connected component:

Ct,\mathcal C_t,

則可測:

rR(x)=max⁡t(∣Ct∣−∣C0∣).r_R(x) = \max_t \left( |\mathcal C_t| - |\mathcal C_0| \right).

若存在 pattern identity matcher,

可直接計算複本數。


23. 吸收能力

建立外部 probe:

p.p.

在標準位置加入。

測:

aR(x)=Pr⁡(p is incorporated into surviving structure).a_R(x) = \Pr \left( p \text{ is incorporated into surviving structure} \right).

deterministic 系統可用多 probe placement 平均。


24. 吸引域規模

對每個:

xx

生成擾動鄰域:

Nϵ(x).\mathcal N_\epsilon(x).

計算其中有多少初始狀態最終進入與 xx 相同宏觀 attractor。

bR(x)=∣{y∈Nϵ(x):A(y)=A(x)}∣∣Nϵ(x)∣.b_R(x) = \frac{ |\{y\in\mathcal N_\epsilon(x):A(y)=A(x)\}| }{ |\mathcal N_\epsilon(x)| }.

25. 擾動敏感度

定義:

sR(x)=EδDΓ(ΓR,x,ΓR,x+δ).s_R(x) = \mathbb E_{\delta} D_\Gamma \left( \Gamma_{R,x}, \Gamma_{R,x+\delta} \right).

高:

ss

表示小擾動引起大世界線差。


26. 分岔複雜度

在 deterministic 系統中,

單一狀態只有單一下一步。

但加入:

  • 擾動;
  • 邊界變體;
  • probe;
  • micro intervention;

後可建立反事實分支數:

qR(x)=log⁡∣ΓR,xcf∣.q_R(x) = \log |\Gamma^{\mathrm{cf}}_{R,x}|.

27. 因果連通性

對每一格:

ii

做單點翻轉:

do(xi←1−xi).do(x_i\leftarrow1-x_i).

測:

cR(x)=1N∑iDΓ(ΓR,x,ΓR,do(i)(x)).c_R(x) = \frac{1}{N} \sum_i D_\Gamma \left( \Gamma_{R,x}, \Gamma_{R,do(i)}(x) \right).

28. Shi Vector 標準化

因各指標量綱不同,

先標準化:

Φ^k=Φk−μkσk+ϵ.\hat\Phi_k = \frac{ \Phi_k-\mu_k }{ \sigma_k+\epsilon }.

再比較距離。


29. 第一版 Shi Distance

定義:

DShi(xi,xj∣R)=∥Φ^R(xi)−Φ^R(xj)∥2.\boxed{ D_{\mathrm{Shi}} (x_i,x_j\mid R) = \left\| \hat\Phi_R(x_i) - \hat\Phi_R(x_j) \right\|_2. }

這是最簡單 baseline。


30. Mahalanobis Shi Distance

如果特徵相關:

DShiM=(ΔΦ)TS−1(ΔΦ).D_{\mathrm{Shi}}^{M} = \sqrt{ (\Delta\Phi)^T S^{-1} (\Delta\Phi) }.

這比普通歐氏距離更合理。


31. 分布式 Shi Distance

如果每個特徵不是單值,

而是一個分布:

P(Φk),P(\Phi_k),

可用:

  • Wasserstein distance;
  • Jensen–Shannon divergence;
  • Energy distance。

因此 Shi Distance 不需要永遠是歐氏幾何。


32. 第二實驗:同狀態、不同規則

固定:

x.x.

取:

R1,…,Rm.R_1,\ldots,R_m.

執行:

ΦRi(x).\Phi_{R_i}(x).

若:

ΦRi(x)≠ΦRj(x),\Phi_{R_i}(x) \neq \Phi_{R_j}(x),

得到:

Shi Relocation.\boxed{ \text{Shi Relocation}. }

33. 第二主要假說 H3

H3:∃Ri,Rj,x such that x fixed but ΦRi(x)≠ΦRj(x).\boxed{ H_3: \exists R_i,R_j,x \text{ such that } x \text{ fixed but } \Phi_{R_i}(x) \neq \Phi_{R_j}(x). }

這驗證:

Property⁡(x)\operatorname{Property}(x)

不應總被視為脫離規則的裸性質。


34. 第三實驗:同自由度、不同勢

選:

xi,xjx_i,x_j

使:

DR(xi)=DR(xj).D_R(x_i)=D_R(x_j).

再測:

DShi(xi,xj).D_{\mathrm{Shi}}(x_i,x_j).

若:

DShi≫0,D_{\mathrm{Shi}}\gg0,

直接驗證 GRST-03。


35. 如何定義自由度

在元胞自動機中,

可定義單步合法干預集合:

FR(x)={δ:δ is allowed by experiment protocol}.\mathcal F_R(x) = \left\{ \delta: \delta \text{ is allowed by experiment protocol} \right\}.

若所有格都可翻轉,

則自由度可能相同。

此時勢差不能歸因於「可操作格子數不同」。


36. 第四實驗:同觀察、不同勢

構造:

PO(xA)=PO(xB).P_O(x_A)=P_O(x_B).

但:

xA≠xB.x_A\neq x_B.

例如粗粒化後完全相同。

測:

DShi(xA,xB).D_{\mathrm{Shi}}(x_A,x_B).

若大:

observed equality≠Shi equality.\boxed{ \text{observed equality} \neq \text{Shi equality}. }

37. 第五實驗:短期相同、長期分岔

找:

xA,xBx_A,x_B

使:

PO(xtA)=PO(xtB)P_O(x_t^A) = P_O(x_t^B)

對:

0≤t≤T0,0\leq t\leq T_0,

但:

DΓ(ΓA(T1),ΓB(T1))≫0D_\Gamma \left( \Gamma_A^{(T_1)}, \Gamma_B^{(T_1)} \right) \gg0

對:

T1>T0.T_1>T_0.

驗證延遲態勢。


38. 第六實驗:低頻高資訊事件

在 stochastic 擴展版中,

找事件:

ee

使:

P(e)≪1P(e)\ll1

但:

Igain(e)≫0.I_{\mathrm{gain}}(e)\gg0.

驗證:

rare≠low scientific value.\boxed{ \text{rare} \neq \text{low scientific value}. }

39. 第七實驗:規則臨界點

建立:

R(λ).R(\lambda).

掃:

λ.\lambda.

觀察:

DΣ(Σλ,Σλ+Δλ).D_\Sigma \left( \Sigma_{\lambda}, \Sigma_{\lambda+\Delta\lambda} \right).

若在:

λc\lambda_c

附近急劇變大,

得到:

rule-Shi phase transition.\boxed{ \text{rule-Shi phase transition}. }

40. 第八實驗:規則語法差大、勢差小

找:

R1,R2R_1,R_2

使語法距離:

dR(R1,R2)≫0d_R(R_1,R_2)\gg0

但:

DΣ(R1,R2)≈0.D_\Sigma(R_1,R_2)\approx0.

驗證:

rule distance≠Shi distance.\boxed{ \text{rule distance} \neq \text{Shi distance}. }

41. 第九實驗:規則語法差小、勢差大

反過來找:

dR(R1,R2)≪1d_R(R_1,R_2)\ll1

但:

DΣ≫0.D_\Sigma\gg0.

這是規則敏感性。


42. 實驗單位

每一個 benchmark case 建議定義:

E=⟨R,x,B,U,T,P,M⟩.\boxed{ E = \left\langle R, x, B, U, T, P, M \right\rangle. }

其中:

  • RR:規則;
  • xx:初始狀態;
  • BB:邊界;
  • UU:更新排程;
  • TT:時間窗;
  • PP:觀察投影;
  • MM:測度集合。

43. 規則 hash

每個規則必須有:

rule_id
rule_version
rule_hash

避免:

大家以為跑同一規則,其實不是。


44. 初始狀態 hash

同樣:

state_id
state_hash
active_count
grid_size

45. 更新排程

必須明確指定:

synchronous
asynchronous-fixed
asynchronous-seeded

因為:

UU

本身就可能改變世界線。


46. 隨機種子

若任何步驟有隨機:

seed
rng_algorithm

必須保存。

否則不可重現。


47. 邊界條件

至少支援:

periodic
fixed-zero
reflective

不同:

BB

不可混在同一比較中。


48. 觀察投影

例如:

POP_O

可是:

  • full grid;
  • active count only;
  • component count;
  • coarse block average;
  • graph projection。

這對不可識別實驗很重要。


49. Benchmark Case A:Equal-Mass Configurations

固定:

K.K.

生成多個:

xi.x_i.

例如:

cluster
line
ring
cross
two-clusters
uniform-spread
constrained-random

50. 構形生成器必須無偏

如果只挑「已知漂亮 pattern」,

會有 cherry-picking。

所以 benchmark 應包含:

  1. 人工 canonical shapes;
  2. 隨機等質量 shapes;
  3. 對稱控制;
  4. 拓撲控制。

51. 隨機等質量生成

從:

L2L^2

位置中,

均勻抽:

KK

個 active cells。

得到:

x∼U(K,L).x\sim\mathcal U(K,L).

這是重要 baseline。


52. 拓撲特徵

對每個初始構形記錄:

Ψ(x)=⟨ncc,p,d,h,s⟩.\Psi(x) = \left\langle n_{\mathrm{cc}}, p, d, h, s \right\rangle.

例如:

  • connected components;
  • perimeter;
  • density;
  • holes;
  • symmetry。

這樣可研究:

哪些初始拓撲特徵和 Shi Vector 相關?


53. 但拓撲特徵不是勢本身

即使:

Ψ(x)\Psi(x)

能預測:

ΦR(x),\Phi_R(x),

也只代表:

Ψ\Psi

是有效 predictor。

不能直接寫:

Ψ=Σ.\Psi=\Sigma.

54. 實驗流程

完整流程:

1. Fix world specification
2. Fix rule R
3. Fix grid size L
4. Fix active count K
5. Generate configuration set X
6. Validate equal control conditions
7. Simulate all x in X for T steps
8. Generate interventions / perturbations
9. Extract Shi feature vectors
10. Normalize features
11. Compute Shi distances
12. Cluster states in Shi space
13. Compare against information / topology / freedom baselines
14. Repeat across rules
15. Archive all traces

55. 重現性

每個 run 必須保存:

experiment_id
code_version
rule_hash
state_hash
seed
boundary
update_schedule
T
metrics_version
timestamp

56. 原始軌跡

不只保存最後特徵。

要保存:

x0,x1,…,xT.x_0,x_1,\ldots,x_T.

因為未來可能重新定義:

Φ.\Phi.

若只有 summary,無法重算。


57. 為什麼要保留 raw trajectory

GRST-06 已提出:

prune for search≠erase from memory.\boxed{ \text{prune for search} \neq \text{erase from memory}. }

GRST-11 同理:

summarize for analysis≠discard raw worldline.\boxed{ \text{summarize for analysis} \neq \text{discard raw worldline}. }

58. Shi Space

對所有:

xix_i

得到:

ΦR(xi).\Phi_R(x_i).

構成:

SRemp={ΦR(xi)}i=1n.\boxed{ \mathcal S_R^{\mathrm{emp}} = \{ \Phi_R(x_i) \}_{i=1}^{n}. }

這是經驗 Shi Space。


59. Shi Cluster

若:

ΦR(xi)\Phi_R(x_i)

自然聚成:

C1,…,Ck,C_1,\ldots,C_k,

則可定義經驗態勢區域。

注意:

CjC_j

不是幾何區域。

而是:

future-behavior region.\boxed{ \text{future-behavior region}. }

60. 幾何距離與 Shi Distance 對比

對任意:

xi,xjx_i,x_j

同時計算:

Dgeo(xi,xj)D_{\mathrm{geo}}(x_i,x_j)

與:

DShi(xi,xj).D_{\mathrm{Shi}}(x_i,x_j).

可能出現:

Dgeo≪1D_{\mathrm{geo}}\ll1

但:

DShi≫1.D_{\mathrm{Shi}}\gg1.

或反之。

這直接檢驗 GRST-02 的「幾何位置不是態勢位置」。


61. 資訊距離與 Shi Distance

同時計算:

DI(xi,xj).D_I(x_i,x_j).

若:

DI≈0D_I\approx0

但:

DShi≫0,D_{\mathrm{Shi}}\gg0,

則得到最核心證據之一。


62. 自由度距離與 Shi Distance

若:

DF(xi,xj)≈0D_F(x_i,x_j)\approx0

但:

DShi≫0,D_{\mathrm{Shi}}\gg0,

支持:

Freedom≠Shi.\boxed{ \text{Freedom} \neq \text{Shi}. }

63. Shi Embedding

可對:

Φ\Phi

做:

  • PCA;
  • UMAP;
  • MDS;

只是為視覺化。

但不得把低維 embedding 當完整 Shi 本體。


64. 第一版統計檢驗

最簡單可測:

H0:Var⁡(ΦR(x)∣I(x)=K)=0.H_0: \operatorname{Var} \left( \Phi_R(x) \mid I(x)=K \right) = 0.

如果拒絕:

H0,H_0,

表示相同資訊量構形具有不同 Shi features。


65. 更強檢驗

建立迴歸:

ΦR(x)=f(I(x),DR(x))+ϵ.\Phi_R(x) = f \left( I(x), D_R(x) \right) + \epsilon.

如果:

Var⁡(ϵ)\operatorname{Var}(\epsilon)

仍大,

再加入構形:

C(x).C(x).

若顯著降低殘差,

表示構形提供超出資訊量/自由度之外的解釋力。


66. 構形效應

可寫:

ΔR2=RI,D,C2−RI,D2.\Delta R^2 = R^2_{I,D,C} - R^2_{I,D}.

若:

ΔR2≫0,\Delta R^2\gg0,

構形具有額外預測力。

這是 GRST 的操作性支持。


67. 但不能把「構形效應」直接等同 Shi

因為:

configuration effect\boxed{ \text{configuration effect} }

只是:

ΘR\Theta_R

的一個來源。

Shi 還包含:

  • 規則;
  • 邊界;
  • 時間;
  • 耦合;
  • 觀察尺度。

68. 規則—構形交互

建立模型:

Φ=β0+βCC+βRR+βCR(C×R)+ϵ.\Phi = \beta_0 + \beta_C C + \beta_R R + \beta_{CR}(C\times R) + \epsilon.

如果:

βCR≠0,\beta_{CR}\neq0,

支持:

Shi is rule-conditioned configuration structure.\boxed{ \text{Shi is rule-conditioned configuration structure}. }

69. 態勢換位的直接量測

對固定:

xx

定義:

Δreloc(x;Ri,Rj)=DΦ(ΦRi(x),ΦRj(x)).\Delta_{\mathrm{reloc}}(x;R_i,R_j) = D_\Phi \left( \Phi_{R_i}(x), \Phi_{R_j}(x) \right).

這就是第一版:

Shi Relocation Magnitude.\boxed{ \text{Shi Relocation Magnitude}. }

70. 全域規則勢距離

對兩規則:

Ri,Rj,R_i,R_j,

在相同候選集:

XX

上計算:

DΣ(Ri,Rj)=1∣X∣∑x∈XDΦ(ΦRi(x),ΦRj(x)).D_{\Sigma} (R_i,R_j) = \frac{1}{|X|} \sum_{x\in X} D_\Phi \left( \Phi_{R_i}(x), \Phi_{R_j}(x) \right).

這是經驗版全域規則勢距離。


71. 加權全域勢距離

若某些狀態更重要:

w(x),w(x),

則:

DΣw=∑xw(x)DΦ(ΦRi(x),ΦRj(x)).D_{\Sigma}^{w} = \sum_x w(x) D_\Phi \left( \Phi_{R_i}(x), \Phi_{R_j}(x) \right).

必須明確標記:

w.w.

72. 不可識別規則

若:

DΣ(Ri,Rj)≈0D_\Sigma(R_i,R_j)\approx0

且所有觀察也相同,

則:

Ri∼ΣRj.R_i\sim_\Sigma R_j.

這直接對接 GRST-09。


73. 規則臨界面

如果:

R(λ)R(\lambda)

連續變化,

但:

DΣD_\Sigma

在:

λc\lambda_c

附近急升,

則可記錄:

λc=empirical rule-Shi critical point.\boxed{ \lambda_c = \text{empirical rule-Shi critical point}. }

74. Benchmark 資料夾建議

grst-benchmark/
  rules/
  states/
  runs/
  trajectories/
  perturbations/
  metrics/
  summaries/
  certificates/
  plots/

75. Rule JSON

{
  "rule_id": "R001",
  "version": "0.1",
  "neighborhood": "moore",
  "update": "synchronous",
  "boundary": "periodic",
  "rule_table": "...",
  "hash": "..."
}

76. State JSON

{
  "state_id": "S0042",
  "grid_size": [32, 32],
  "active_count": 24,
  "generator": "equal-mass-random",
  "seed": 1415926,
  "topology": {
    "components": 3,
    "holes": 0
  },
  "hash": "..."
}

77. Run JSON

{
  "experiment_id": "GRST11-E001",
  "rule_id": "R001",
  "state_id": "S0042",
  "steps": 500,
  "boundary": "periodic",
  "update": "synchronous",
  "metrics_version": "0.1",
  "trajectory_file": "..."
}

78. Shi Metrics JSON

{
  "tau_survival": 281,
  "growth_integral": 9142,
  "replication_score": 0.41,
  "absorption_score": 0.72,
  "basin_score": 0.63,
  "perturbation_sensitivity": 0.18,
  "branch_complexity": 2.91,
  "causal_connectivity": 0.57
}

79. 實驗證書

每個 run 產生:

Cert⁡E.\operatorname{Cert}_E.

包含:

  • code hash;
  • rule hash;
  • state hash;
  • seed;
  • hardware optional;
  • metric definitions;
  • pass/fail;
  • raw trajectory hash。

80. 為什麼需要證書

因為若未來 GRST 指標改版,

仍可驗證:

這個結果到底是用哪個版本算的?

避免理論與 benchmark 漂移。


81. 最小 PASS 條件

GRST-11 v0.1 不要求所有指標都不同。

最低 PASS:

存在至少一對:

xi,xjx_i,x_j

滿足控制條件,

且:

DShi(xi,xj)>θD_{\mathrm{Shi}}(x_i,x_j) > \theta

並在:

  • 多次擾動;
  • 多時間窗;
  • 或多規則;

中穩定重現。


82. 更強 PASS

Strong PASS:

Var⁡(ΦR(x)∣I(x)=K,DR(x)=d)≫0.\operatorname{Var} \left( \Phi_R(x) \mid I(x)=K, D_R(x)=d \right) \gg0.

且構形特徵加入後顯著提升預測。


83. Rule-Relocation PASS

固定:

x.x.

若:

Δreloc(x;Ri,Rj)>θR\Delta_{\mathrm{reloc}}(x;R_i,R_j) > \theta_R

在多個:

xx

上成立,

則規則態勢換位 PASS。


84. FAIL 條件

如果對所有受控候選:

DShi≈0,D_{\mathrm{Shi}}\approx0,

且:

ΦR(x)\Phi_R(x)

完全可由:

I(x),DR(x)I(x),D_R(x)

解釋,

則 GRST-03/11 的獨立性被削弱。


85. 更嚴格 FAIL

若:

ΦR(x)=f(I,D)\Phi_R(x) = f(I,D)

在大量規則與構形中幾乎無殘差,

則:

Shi may be reducible to existing quantities.\boxed{ \text{Shi may be reducible to existing quantities}. }

這是合法反駁結果。


86. Null Result 也要保存

如果:

H0H_0

不能拒絕,

不能把 run 刪掉。

因為:

null result=negative scientific information.\boxed{ \text{null result} = \text{negative scientific information}. }

這直接接 GRST-06。


87. 不允許 cherry-picking

所有生成的:

xix_i

都要保存,

包括:

  • 沒差;
  • 崩潰;
  • 異常;
  • 失敗。

不得只挑漂亮例子。


88. 預註冊式規格

正式 benchmark 前先固定:

  • metrics;
  • threshold;
  • sample count;
  • seeds;
  • rule set;
  • stopping criteria。

避免事後調參找效果。


89. 第一版建議規模

例如:

L=32,L=32, K∈{8,16,32,64},K\in\{8,16,32,64\},

每個:

KK

生成:

10001000

個 constrained-random states。

每個跑:

T=500T=500

步。


90. 第一版規則數

建議:

m=16m=16

到:

6464

個 deterministic rules。

足以觀察:

  • rule-equivalence;
  • rule sensitivity;
  • configuration interaction。

91. 不需要一開始就超大

GRST-11 的目的不是:

用算力壓人。

而是:

show clean causal separation.\boxed{ \text{show clean causal separation}. }

只要小系統能重現,

理論就有操作基礎。


92. 第二階段:stochastic rules

再引入:

TR(x)→Δ(X).T_R(x) \rightarrow \Delta(\mathcal X).

此時:

ΦR(x)\Phi_R(x)

變成分布。

需要多 seed 重跑。


93. 第三階段:dynamic rules

令:

RtR_t

可變。

測:

SR,SM.S_R, S_{\mathcal M}.

這直接對接 GRST-07、10。


94. 第四階段:agent world

加入:

  • 資源;
  • 複製;
  • 競爭;
  • 合作;
  • 行動者。

測:

fitness\text{fitness}

與:

Shi\text{Shi}

是否分離。


95. 第五階段:CVSG / WEL 接入

未來可以把 benchmark 接到:

  • CVSG;
  • WEL;
  • 世界狀態機;
  • 規則語言。

使規則不再只是 hard-coded CA table。


96. 與 CVSG 的接點

如果規則可寫成:

RCVSG,R_{\mathrm{CVSG}},

就能自動:

  1. 編譯;
  2. 跑世界;
  3. 抽 Shi Vector;
  4. 比較規則。

這將是 GRST 工程化的重要路徑。


97. 與 WEL 的接點

WEL 可作:

world evolution laboratory.\boxed{ \text{world evolution laboratory}. }

GRST-11 可成為 WEL 的一個 canonical benchmark suite。


98. 與 AI 剪枝科學的接點

GRST-10 需要:

Π(q).\Pi(q).

GRST-11 提供實際:

ΦR(x)\Phi_R(x)

與:

DShi.D_{\mathrm{Shi}}.

所以 AI 可以第一次真的用 Shi-aware priority。


99. 與 TECD 的接點

如果已知:

R∗R^\ast

隱藏,

AI 可從:

DD

反推:

[R∗].[R^\ast].

GRST-11 benchmark 因為真規則已知,

很適合驗證 TECD。


100. 與 Rashomon 的接點

若:

Ri,RjR_i,R_j

產生:

DΣ≈0,D_\Sigma\approx0,

可以建立:

[R]Σ.[R]_\Sigma.

直接測試:

AI 是否能接受多規則等價類,而不是強迫單選。


101. 與 SIO 的接點

SIO 問:

FR(x).\mathcal F_R(x).

GRST-11 同時測:

ΦR(x).\Phi_R(x).

因此可以實證:

FR(xA)≅FR(xB)\boxed{ \mathcal F_R(x_A) \cong \mathcal F_R(x_B) }

但:

ΦR(xA)≠ΦR(xB).\boxed{ \Phi_R(x_A) \neq \Phi_R(x_B). }

102. 與 FDCS 的接點

因果連通性:

cR(x)c_R(x)

與干預敏感:

sR(x)s_R(x)

可作為 FDCS 因果場投影。


103. 與萬物力量論的接點

如果:

FmanifestF_{\mathrm{manifest}}

可以量化,

可研究:

ΦR(x)→Fmanifest.\Phi_R(x) \rightarrow F_{\mathrm{manifest}}.

確認力量是否只是局部態勢的一種顯現。


104. 最小理論結果,不應誇大

即使實驗 PASS,

最多先證明:

same information / same freedom⇏same future structure.\boxed{ \text{same information / same freedom} \not\Rightarrow \text{same future structure}. }

不能直接宣稱:

自然界存在新的 Shi 粒子或基本場。


105. 第一版 Shi 是操作性概念

本文的:

DShiD_{\mathrm{Shi}}

首先是:

operational distance.\boxed{ \text{operational distance}. }

不是宣稱它已是終極本體量。


106. 如果未來能找到更簡單量

若發現:

DShiD_{\mathrm{Shi}}

總能被某既有量:

ZZ

完整取代,

應直接:

adopt Z and reduce GRST.\boxed{ \text{adopt }Z \text{ and reduce GRST}. }

理論不需要為名字而保留。


107. 真正目標是結構分離

GRST-11 的成功不是:

發明一個新指標。

而是:

separate admissible freedom from future-structural bias.\boxed{ \text{separate admissible freedom from future-structural bias}. }

108. 可反駁性

GRST-11 若要成立,必須接受以下失敗條件:

  1. 相同資訊量與自由度的構形在大量規則下都得到近似相同 Φ\Phi ;
  2. 構形資訊對 Φ\Phi 沒有額外解釋力;
  3. 同一狀態跨規則不出現任何態勢換位;
  4. Shi Distance 無法穩定重現;
  5. 所有 Shi 特徵均可被現成單一標準量無損取代;
  6. benchmark 結果高度依賴任意 metric choice,無跨指標穩定性。

若以上成立,GRST 的獨立理論地位需下降。


109. 本篇暫定命題

GRST-11-P1:等資訊非等態勢

存在:

xA,xBx_A,x_B

使:

I(xA)=I(xB)I(x_A)=I(x_B)

但:

DShi(xA,xB∣R)>0.D_{\mathrm{Shi}}(x_A,x_B\mid R)>0.

GRST-11-P2:等自由非等態勢

存在:

DR(xA)=DR(xB)D_R(x_A)=D_R(x_B)

但:

DShi>0.D_{\mathrm{Shi}}>0.

GRST-11-P3:態勢換位

存在:

x,Ri,Rjx,R_i,R_j

使:

ΦRi(x)≠ΦRj(x).\Phi_{R_i}(x)\neq\Phi_{R_j}(x).

GRST-11-P4:規則距離非勢距離

dR≢DΣ.d_R \not\equiv D_\Sigma.

GRST-11-P5:經驗勢空間

SRemp={ΦR(xi)}.\boxed{ \mathcal S_R^{\mathrm{emp}} = \{\Phi_R(x_i)\}. }

可作為第一版可操作 Shi Space。


110. 本篇核心結論

第一:

GRST 可以被做成實驗,不必只停在哲學語句。\boxed{ \text{GRST 可以被做成實驗,不必只停在哲學語句。} }

第二:

控制規則、資訊、時間與資源,只改構形。\boxed{ \text{控制規則、資訊、時間與資源,只改構形。} }

第三:

ΦR(x)=⟨τ,g,r,a,b,s,q,c⟩\boxed{ \Phi_R(x) = \langle \tau,g,r,a,b,s,q,c \rangle }

可作為第一版局部態勢操作投影。

第四:

DShi=DΦ\boxed{ D_{\mathrm{Shi}} = D_\Phi }

可作為第一版態勢距離。

第五:

same state, different rules\boxed{ \text{same state, different rules} }

可直接測量態勢換位。

第六:

null results、失敗、低差異案例都必須保存。\boxed{ \text{null results、失敗、低差異案例都必須保存。} }

第七:

GRST-11 的真正目的,是建立可重現的「自由—勢分離」證據。\boxed{ \text{GRST-11 的真正目的,是建立可重現的「自由—勢分離」證據。} }

111. 下一篇

GRST-12|全域規則勢統合理論:從底空間到新科學方法論

最終篇將完成:

  1. GRST 全系列公理與符號統一;
  2. SIO、IDRT、FDCS、DPS、TECD、AI 剪枝科學的總接縫;
  3. 規則—自由—勢—力量—世界線—觀察的完整層級;
  4. 理論可反駁性與操作性邊界;
  5. GRST 工程 roadmap;
  6. benchmark、AI science stack、world-model stack;
  7. 對「勢到底是什麼」給出系列最終 v0.1 定義。

附錄 A:GRST-11 最小 benchmark 規格

World:
  grid = L x L
  state = binary
  update = deterministic
  boundary = fixed
  schedule = synchronous

Control:
  active_count = K
  time_steps = T
  rule = fixed
  observation = fixed

Variable:
  configuration only

Metrics:
  survival
  growth
  replication
  absorption
  basin
  perturbation sensitivity
  branch complexity
  causal connectivity

Output:
  Shi feature vector
  Shi distance matrix
  trajectory archive
  experiment certificate

附錄 B:第二對照 benchmark

Control:
  state = fixed
  time_steps = fixed
  boundary = fixed
  schedule = fixed

Variable:
  rule only

Output:
  Shi relocation magnitude
  global rule-Shi distance

附錄 C:Shi Feature Vector

ΦR(x)=⟨τ,g,r,a,b,s,q,c⟩.\boxed{ \Phi_R(x) = \left\langle \tau, g, r, a, b, s, q, c \right\rangle. }

附錄 D:Shi Distance

Baseline:

DShi(xi,xj∣R)=∥Φ^R(xi)−Φ^R(xj)∥2.\boxed{ D_{\mathrm{Shi}} (x_i,x_j\mid R) = \left\| \hat\Phi_R(x_i) - \hat\Phi_R(x_j) \right\|_2. }

Advanced:

Mahalanobis
Wasserstein
Jensen-Shannon
Graph-kernel distance
Trajectory distance

附錄 E:最小 PASS 判準

PASS if:
  controls verified
  equal-information pairs exist
  Shi distance is reproducibly non-zero
  effect survives perturbation/time-window checks
  no simpler baseline fully explains the effect

STRONG PASS if:
  equal-information + equal-freedom pairs
  still show stable Shi separation

文件結束