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| | * '''EI定义''' | | * '''EI定义''' |
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| − | 有效信息(EI)指标主要用来度量马尔科夫动力学的因果效应强度。它是因果机制的函数,而与其它因素无关,定义如下:
| + | 有效信息(EI)指标主要用来度量马尔科夫动力学的因果效应强度,通常可以分解为两个部分:确定性(Determinism)和简并性(Degeneracy)。它是因果机制的函数,而与其它因素无关,定义如下: |
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| − | 这里,[math]X[/math]是因变量,[math]Y[/math]是果变量,[math]P[/math]表示[math]X[/math]到[math]Y[/math]的因果机制。当[math]X, Y[/math]均为离散状态分布的情境下,[math]P[/math]为概率转移矩阵,[math]p_{ij}\equiv Pr(Y=j|X=i)[/math]。[math]do(X\sim U(\mathcal{X}))[/math]代表对[math]X[/math]实施[[do干预]](或称[[do操作]],英文是do-operator),使其服从[math]\mathcal{X}[/math]上的均匀分布[math]U(\mathcal{X})[/math],也即是[[最大熵分布]]。在这一干预下,因果机制P保持不变。EI指标度量的是经过do干预后的因变量X与果变量Y之间的互信息。 | + | 这里,[math]X[/math]是因变量,[math]Y[/math]是果变量,[math]P[/math]表示[math]X[/math]到[math]Y[/math]的因果机制。当[math]X, Y[/math]均为离散状态分布的情境下,[math]P[/math]为概率转移矩阵,[math]p_{ij}\equiv Pr(Y=j|X=i)[/math]。[math]do(X\sim U(\mathcal{X}))[/math]代表对[math]X[/math]实施[[do干预]](或称[[do操作]],使其服从[math]\mathcal{X}[/math]上的均匀分布[math]U(\mathcal{X})[/math],也即是[[最大熵分布]]。在这一干预下,因果机制P保持不变。EI指标度量的是经过do干预后的因变量X与果变量Y之间的互信息。 |
| − | | |
| − | 有效信息通常可以分解为两个部分:确定性(Determinism)和简并性(Degeneracy)。确定性是指,在动力学的作用下,我们根据系统前一时刻的状态会以多大程度预测它下一时刻状态;简并性是指:我们能够以多大程度从下一时刻的状态预测上一时刻的状态。如果确定性越大,或简并性越小,则系统的有效信息就会越大
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| − | 同时,EI的大小和状态空间大小有关,这一性质在我们比较不同尺度的[[马尔科夫链]]的时候非常不方便,我们需要一个尽可能不受尺度效应影响的[[因果效应度量]]。因此,我们需要对有效信息EI做一个归一化处理,得到和系统尺寸无关的一个量化指标。
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| − | 根据[[Erik Hoel]]和[[Tononi]]等人的工作,要用[[均匀分布]]即[[最大熵分布]]下的熵值,即<math>\log N</math>来做分母对EI进行归一化,这里的[math]N[/math]为状态空间[math]\mathcal{X}[/math]中的状态的数量。那么归一化后的EI便等于:
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| − | <math>
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| − | Eff=\frac{EI}{\log N}
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| − | </math>
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| − | 进一步定义归一化指标也称为'''有效性'''(effectiveness)。
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| − | 然而,在处理连续状态变量的时候,这种使用状态空间中状态数量的对数值进行归一化的处理方式并不是非常合适,因为这一状态数往往受到变量的维度和实数分辨率的影响。
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| | * '''计算实例''' | | * '''计算实例''' |