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添加305字节 、 2024年5月24日 (星期五)
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原始的有效信息是定义在离散的马尔科夫链上的。然而,为了能够更广泛地应用,在这里我们探讨有效信息的更一般的形式。
 
原始的有效信息是定义在离散的马尔科夫链上的。然而,为了能够更广泛地应用,在这里我们探讨有效信息的更一般的形式。
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考虑两个随机变量:[math]X[/math]和[math]Y[/math],分别代表因变量(Cause Variable)和果变量(Effect Variable),并且假定它们的取值区间分别是[math]\mathcal{X}[/math]和[math]\mathcal{Y}[/math]。同时,我们需要说明[math]X[/math]如何影响[math]Y[/math]的,这通常可以用因果机制[math]f[/math]进行描述。所谓的因果机制是指在给定[math]X[/math]取值[math]x\in \mathcal{X}[/math]下,[math]Y[/math]在[math]\mathcal{Y}[/math]上任意取值[math]y\in \mathcal{Y}[/math]的条件概率:
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考虑两个随机变量:[math]X[/math]和[math]Y[/math],分别代表因变量(Cause Variable)和果变量(Effect Variable),并且假定它们的取值区间分别是[math]\mathcal{X}[/math]和[math]\mathcal{Y}[/math]。同时,[math]X[/math]是通过因果机制[math]f[/math]影响[math]Y[/math]的。所谓的因果机制是指在给定[math]X[/math]取值[math]x\in \mathcal{X}[/math]的情况下,[math]Y[/math]在[math]\mathcal{Y}[/math]上任意取值[math]y\in \mathcal{Y}[/math]的条件概率:
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<math>
 
<math>
 
f\equiv Pr(Y=y|X=x)
 
f\equiv Pr(Y=y|X=x)
 
</math>
 
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则针对这个因果机制[math]f[/math],它所对应的有效信息EI的定义为:
 
则针对这个因果机制[math]f[/math],它所对应的有效信息EI的定义为:
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这里,[math]do(X~U(\mathcal{X}))[/math]代表对[math]X[/math]实施do干预,使其服从[math]\mathcal{X}[/math]上的均匀分布。[math]\tilde{X}[/math]与[math]\tilde{Y}[/math]分别代表在经过[math]do[/math]干预后的[math]X[/math]和[math]Y[/math]变量,并且在这个干预中,始终保持因果机制[math]f[/math]不变。这样:
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这里,[math]do(X~U(\mathcal{X}))[/math]代表对[math]X[/math]实施do干预,使其服从[math]\mathcal{X}[/math]上的均匀分布[math]U(\mathcal{X})[/math]。[math]\tilde{X}[/math]与[math]\tilde{Y}[/math]分别代表在经过[math]do[/math]干预后的[math]X[/math]和[math]Y[/math]变量,其中,
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<math>
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Pr(\tilde{X}=x)=\frac{1}{\#(\mathcal{X})},
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</math>
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这里,[math]\tilde{X}[/math]代表被[math]do[/math]干预后的[math]X[/math]变量,[math]\#(\mathcal{X})[/math]代表集合[math]\mathcal{X}[/math]的基数。对于有限元素集合来说,这就是集合中元素的个数。
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在这个干预中,我们要始终保持因果机制[math]f[/math]不变,这就会导致[math]Y[/math]的概率分布发生变化,即被间接干预成为:
    
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因此,所谓机制[math]f[/math]的有效信息EI,就是[math]\tilde{X}[/math]和[math]\tilde{Y}[/math]的互信息。这里[math]\tilde{X}[/math]代表被[math]do[/math]干预后的[math]X[/math]变量,[math]\tilde{Y}[/math]则代表,在保持因果机制[math]f[/math]不变的情况下,当[math]X[/math]被干预后,被间接改变分布的[math]Y[/math]变量。
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其中,[math]\tilde{Y}[/math]则代表,在保持因果机制[math]f[/math]不变的情况下,当[math]X[/math]被干预后,被间接改变分布的[math]Y[/math]变量。
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因此,所谓机制[math]f[/math]的有效信息EI,就是[math]\tilde{X}[/math]和[math]\tilde{Y}[/math]的[[互信息]]。
     
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