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====有效信息的表达====
 
====有效信息的表达====
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由互信息定义 <math>EI=H(Y)-H(Y|X)</math>,代入上述表达式得到
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有效信息用于衡量系统从输入到输出传递的信息量,其定义为输出的边际熵与条件熵之差:
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<math> \begin{aligned} EI &\approx -\ln\rho + \mathbb{E}_{X\sim U([-L,L]^n)}\ln\bigl|\det(J_\mu(X))\bigr| \\ &\quad - \frac{m}{2}\Bigl(1+\ln(2\pi)\Bigr)-\frac{1}{2}\ln|\Sigma|. \end{aligned} </math>
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<math> EI = H(Y) - H(Y\mid X) </math>
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将 <math>\ln\rho=-n\ln(2L)</math> 代入,整理得
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其中:
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<math> EI \approx n\ln(2L) + \mathbb{E}_{X\sim U([-L,L]^n)}\ln\bigl|\det(J_\mu(X))\bigr| - \frac{m}{2}\Bigl(1+\ln(2\pi)\Bigr) - \frac{1}{2}\ln|\Sigma|. </math>
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<math>H(Y)</math> 是在不考虑输入情况下输出的总不确定性;
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为消除维度n和取值范围L的影响,引入维度归一化有效信息
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<math>H(Y\mid X)</math> 是在已知输入 <math>X</math> 后输出的剩余不确定性。
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<math> dEI=\frac{EI}{n}. </math>
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利用前面得到的条件熵表达式:
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<math> H(Y\mid X) = \frac{m}{2}\Bigl(1+\ln(2\pi)\Bigr) + \frac{1}{2}\ln|\Sigma| </math>
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以及边际熵的近似表达式(注意 <math>-\ln \rho = n\ln(2L)</math>):
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<math> H(Y) \approx n\ln(2L) + \mathbb{E}_{X\sim U([-L,\,L]^n)}\Bigl[\ln \Bigl|\det\bigl(J_{\mu}(X)\bigr)\Bigr|\Bigr] </math>
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因此,有效信息近似为:
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<math> EI \approx n\ln(2L) + \mathbb{E}_{X\sim U([-L,\,L]^n)}\Bigl[\ln \Bigl|\det\bigl(J_{\mu}(X)\bigr)\Bigr|\Bigr] - \frac{m}{2}\Bigl(1+\ln(2\pi)\Bigr) - \frac{1}{2}\ln|\Sigma| </math>
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其中,<math>n\ln(2L)</math>:表示输入空间的大小对信息量的贡献,其中 <math>n</math> 是输入的维度,<math>2L</math> 为每个维度的总长度。
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<math>\mathbb{E}{X\sim U([-L,,L]^n)}\Bigl[\ln \Bigl|\det\bigl(J{\mu}(X)\bigr)\Bigr|\Bigr]</math>:反映了映射 <math>\mu</math> 在不同输入 <math>X</math> 下局部区域的缩放效果。雅可比行列式越大,表示映射对输入变化更敏感,可能传递更多信息。
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<math>\frac{m}{2}\Bigl(1+\ln(2\pi)\Bigr)</math> 与 <math>\frac{1}{2}\ln|\Sigma|</math>:这两项来自条件熵 <math>H(Y\mid X)</math>,描述了在已知输入后的输出不确定性,其中 <math>m</math> 是输出维度,而 <math>|\Sigma|</math> 衡量输出的噪声大小。
    
=基于互信息方法量化联合效应=
 
=基于互信息方法量化联合效应=
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