| 第20行: |
第20行: |
| | <math> | | <math> |
| | S_{WMS}(S:X;Y) = MI(S:X,Y) - MI(S:X) - MI(S:Y) | | S_{WMS}(S:X;Y) = MI(S:X,Y) - MI(S:X) - MI(S:Y) |
| | + | |
| | = MI(S: Y|X) - MI(S:Y) | | = MI(S: Y|X) - MI(S:Y) |
| | + | |
| | = -H(S,Y,X) + H(X,Y) + H(S,X) + H(S,Y)- H(S) - H(X) - H(Y) | | = -H(S,Y,X) + H(X,Y) + H(S,X) + H(S,Y)- H(S) - H(X) - H(Y) |
| | + | |
| | = -CoI(S,X,Y) | | = -CoI(S,X,Y) |
| | </math> | | </math> |
| | + | |
| | MI(S:X,Y):两个变量X、Y合在一起对目标S的联合互信息 | | MI(S:X,Y):两个变量X、Y合在一起对目标S的联合互信息 |
| | + | |
| | MI(S:X):X单独对S的互信息 | | MI(S:X):X单独对S的互信息 |
| | + | |
| | MI(S:Y):Y单独对S的互信息 | | MI(S:Y):Y单独对S的互信息 |
| | | | |
| − | 补充等价关系:这个值刚好等于负的共信息CoI(S,X,Y),即 S_{WMS} = -CoI(S,X,Y)。
| + | <math>H = - \sum_{i} p_i \log_2 (p_i)</math> |
| | + | |
| | + | |
| | + | 两个离散随机变量的互信息为: |
| | + | <math>MI(X:Y) = \sum_{x,y} p(x,y) \log \frac{p(x,y)}{p(x)p(y)} |
| | + | </math> |
| | + | |
| | + | 条件互信息相应地定义为: |
| | + | <math>MI(X:YZ) = \sum_{x,y,z} p(x,y z)p(z) \log \frac{p(x,y z)}{p(x z)p(y |
| | + | z)} |
| | + | </math> |
| | + | |
| | + | 离散随机变量 X 的熵定义为: |
| | + | <math>H(X) = -\sum_x p(x) \log p(x) |
| | + | </math> |
| | + | |
| | + | 对于连续随机变量,没有规范的熵函数。取而代之的是微分熵,它是相对于某个参考测度 \mathrm{d}x 计算的: |
| | + | H(X) = -\int_x p(x) \log p(x) \mathrm{d}x |
| | + | |
| | + | 其中 p 现在表示 X 相对于 \mathrm{d}x 的概率密度。取勒贝格测度,具有协方差矩阵 \Sigma_X 的 m 维高斯随机向量的熵由下式给出: |
| | + | H(X) = \frac{1}{2} \log \Sigma_X |
| | + | + \frac{1}{2} m \log(2\pi e) |
| | + | |
| | + | 其中 $\Sigma_X |
| | + | 表示 \Sigma_X 的行列式。这种熵在坐标变换下不是不变的。事实上,如果 A \in \mathbb{R}^{m \times m},那么 AX 的协方差矩阵由 A\Sigma_X A^t 给出,因此 AX$ 的熵为: |
| | + | H(AX) = H(X) + \log A |
| | + | |
| | + | 相比之下,连续随机变量的互信息不依赖于参考测度的选择。关系 MI(X:Y) = H(X) + H(Y) - H(X,Y) 表明,对于具有协方差矩阵 \Sigma_X、\Sigma_Y 且联合多元高斯分布的联合协方差矩阵为 \Sigma_{X,Y} 的高斯随机向量, |
| | + | MI(X:Y) = \frac{1}{2} \log \frac{\Sigma_X \cdot \Sigma_Y }{ \Sigma_{X,Y} |
| | + | } |
| | + | |
| | + | 并且很容易直接验证,这与 X 和 Y 的线性变换无关(当然,在这里,不应该对混合了 X 和 Y 分量的总向量 (X,Y) 应用线性变换)。 |
| | + | |
| | + | |
| | | | |
| | 定义2:信息分解定义(互补信息−共享信息,公式8) | | 定义2:信息分解定义(互补信息−共享信息,公式8) |