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计算力学
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2024年12月28日 (六) 07:31
→香农熵率
第134行:
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=== 香农熵率 ===
=== 香农熵率 ===
−
上文中提到的一个序列的随机性可以用香农熵率(Shannon Entropy Rate)来度量,香农熵率是信息论中的一个概念,它是[[香农熵]]
的扩展,主要用于描述时间序列在单位时间上的平均信息量。香农熵率是信息不确定性程度的归一化指标,信息的不确定性越高,香农熵率越大。对于简单的周期性过程,如[math]\displaystyle{ x=00000000…0 }[/math]时,它的香农熵率为0,对于完全随机对象,如抛硬币产生的序列,它的香农熵率为1。如果环境信息生成的离散符号序列记作[math]\displaystyle{ s^L }[/math] ,[math]\displaystyle{ L }[/math]为序列的长度,香农熵率记作[math]\displaystyle{ h_μ }[/math],它与柯式复杂度[math]\displaystyle{ K(x) }[/math]的关系为:
+
上文中提到的一个序列的随机性可以用香农熵率(Shannon Entropy Rate)来度量,香农熵率是信息论中的一个概念,它是[[香农熵]]
的扩展,主要用于描述时间序列在单位时间上的平均信息量。在这里,香农熵率可以定义为:
<math>
<math>
−
\
frac{K\left(s^{L}\right)}{L}
\
underset
{L\to\infty}
{
\
operatorname*
{\
operatorname*{\operatorname*{\rightarrow
}
}}}h_{\mu} ,
+
h_
\
mu=
\
lim_
{L\to\infty}\
frac
{
H(
\
Pr(s^L))
}
L
</math>
</math>
+
其中<math> \Pr(s^L)</math>是[math]\displaystyle{ s^L }[/math]的边际分布,[math]\displaystyle{ H }[/math]是香农熵,也就是[[自信息]]的平均值,在建模框架中,[math]\displaystyle{ h_μ }[/math]可以解释为智能体在预测序列[math]\displaystyle{ s^L }[/math]的后续符号时的误差率。
−
在这里,香农熵率就可以定义为:
+
香农熵率是信息不确定性程度的归一化指标,信息的不确定性越高,香农熵率越大。对于简单的周期性过程,如[math]\displaystyle{ x=00000000…0 }[/math]时,它的香农熵率为0,对于完全随机对象,如抛硬币产生的序列,它的香农熵率为1。如果环境信息生成的离散符号序列记作[math]\displaystyle{ s^L }[/math] ,[math]\displaystyle{ L }[/math]为序列的长度,香农熵率记作[math]\displaystyle{ h_μ }[/math],它与柯式复杂度[math]\displaystyle{ K(x) }[/math]的关系为:
<math>
<math>
−
h_
\
mu=
\
lim_
{L\to\infty}\
frac
{
H(
\
Pr(s^L))
}
L
+
\
frac{K\left(s^{L}\right)}{L}
\
underset
{L\to\infty}
{
\
operatorname*{\operatorname*{\operatorname*{\rightarrow}}}}h_
{\
mu
}
,
</math>
</math>
−
其中<math> \Pr(s^L)</math>是[math]\displaystyle{ s^L }[/math]的边际分布,[math]\displaystyle{ H }[/math]是香农熵,也就是[[自信息]]的平均值,在建模框架中,[math]\displaystyle{ h_μ }[/math]可以解释为智能体在预测序列[math]\displaystyle{ s^L }[/math]的后续符号时的误差率。
上文中我们介绍了柯式复杂度、统计复杂度和香农熵率这三个与复杂性相关的指标,其实这三者之间存在一个近似关系,可以用公式表示为:
上文中我们介绍了柯式复杂度、统计复杂度和香农熵率这三个与复杂性相关的指标,其实这三者之间存在一个近似关系,可以用公式表示为:
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