統計または情報理論における量使用はありますか?


回答:


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まかせ、量(ルベーグ又は計数測度、それぞれに対していずれか)を表す確率密度関数を H_ \アルファ(F)= - \ FRAC {1} {\ alpha-1} \ log(\ textstyle \ int f ^ \ alpha \ rd \ mu) は、次数\ alpha \ geq 0のRenyiエントロピーとして知られています。同じ特性の多くを保持するのは、シャノンエントロピーの一般化です。\ alpha = 1の場合、H_1(f)を\ lim _ {\ alpha \ to 1} H _ {\ alpha}(f)と解釈し、これは標準シャノンエントロピーH(f)に対応します。f

Hα(f)=−1α−1ログ⁡(∫fαdμ)
α = 1 H 1(F )LIM α → 1 H α(F )H (F )α≥0α=1H1(f)リムα→1Hα(f)H(f)

レニーは彼の論文でこれを紹介しました

A. Renyi、情報とエントロピーの測定について、Proc。第4回バークレーシンプ 数学、統計上 および問題。(1960)、547-561ページ。

これは、アイデアだけでなく、模範的な博覧会スタイルについても読む価値があります。

ケースのためのより一般的な選択肢の一つであるこの特殊なケースは、多くの場合、レーニイエントロピーと呼ばれる(また)です。ここでは、参照すること のために密度分布するランダム変数。α H 2(F )= - ログ(∫ F 2 次元 μ )= - ログ(E F (X )) Fα=2α

H2(f)=−ログ⁡(∫f2dμ)=−ログ⁡(Ef(バツ))
f

なお、凸関数であるので、ジェンセンの不等式によって、私たちは持っている ここで、右側はシャノンエントロピーを示します。したがって、レーニエントロピーはシャノンエントロピーの下限を提供し、多くの場合、計算が簡単です。H 2(F )= - ログ(E F (X ))≤ E(- ログF (X ))=−ログ⁡(バツ)

H2(f)=−ログ⁡(Ef(バツ))≤E(−ログ⁡f(バツ))=−Eログ⁡f(バツ)=H(f)

Renyiエントロピーが発生するもう1つの自然な例は、離散確率変数と独立コピー考慮する場合です。いくつかのシナリオでは、の確率を知りたいと思います。これは、基本的な計算では X ⋆ X = X ⋆ P(X = X ⋆)= ∞ Σ I = 1つの P(X = X I、X ⋆ = X I)= ∞ Σ I = 1つの P(X = X I)バツバツ⋆バツ=バツ⋆

P(バツ=バツ⋆)=∑私=1∞P(バツ=バツ私、バツ⋆=バツ私)=∑私=1∞P(バツ=バツ私)P(バツ⋆=バツ私)=e−H2(f)。

ここで、は、値のセットカウントメジャーに関する密度を示します。Ω = { X I:I ∈ N }fΩ={バツ私:私∈N}

(一般的な)Renyiエントロピーは、熱平衡状態にあるシステムの自由エネルギーにも関連しているようですが、個人的にはそうではありません。このテーマに関する(非常に)最近の論文は

JC Baez、Renyiエントロピーと自由エネルギー、arXiv [quant-ph] 1101.2098(2011年2月)。


実際、シャノンエントロピーの代わりにレニーエントロピーを使用していました。私の直感の確認を見るのはいいことです。啓発的な反応をありがとう。
— charles.y.zheng

1
シャノンエントロピーの特性と有用性の多く(すべてではありません!)は、その凸性から生じます。情報理論における基本的な結果の蓄積を見ると、それらは多かれ少なかれジェンセンの不平等にかかっています。そのため、特定の(あいまいな)意味で、「情報」の概念につながる特定の非線形性としてについて(ひどく)特別なことはあまりありません。−ログ⁡バツ
— 枢機

1
そうですか。具体的には、私は満足する周辺分布を与えられた最大エントロピー同時分布は、(あなたが自立から得るだろうか)周辺分布の積であるという特性必要
— charles.y.zheng
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