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大小无更改 、 2025年8月21日 (四) 15:23
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====信息几何学====
 
====信息几何学====
 
信息几何是一门融合统计学与微分几何的交叉学科,其核心是将概率分布的集合视为几何空间(即统计流形),通过流形、坐标、距离等几何工具,分析概率分布的性质及相互关系,尤其用于量化因果动力系统中多终端的信息整合量。
 
信息几何是一门融合统计学与微分几何的交叉学科,其核心是将概率分布的集合视为几何空间(即统计流形),通过流形、坐标、距离等几何工具,分析概率分布的性质及相互关系,尤其用于量化因果动力系统中多终端的信息整合量。
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===== 核心概念 =====
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统计流形
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统计流形是由一族概率分布构成的光滑几何结构,每个概率分布对应流形上的一个点。在文中,全模型M的所有联合概率分布<math>p(x,y)</math>(x和y分别为系统当前与下一状态向量)构成统计流形,分布间的差异通过Kullback-Leibler(KL)散度衡量。
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指数族
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统计流形中一类重要的概率分布,其概率密度函数可表示为指数形式。文中全模型M的二元分布(<math>x_i, y_i</math>取 0 或 1)属于指数族,形式为:<math>p(x,y) = \exp\left\{ \sum \theta_i^X x_i + \sum \theta_j^Y y_j + \sum \theta_{ij}^{XX} x_i x_j + \sum \theta_{ij}^{YY} y_i y_j + \sum \theta_{ij}^{XY} x_i y_j + h(x,y) - \psi \right\}</math>
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其中<math>\theta</math>为参数,<math>\psi</math>为归一化因子,其分布集合形成对偶平坦流形。
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对偶坐标
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对偶平坦流形上的一对互补坐标系统:e 坐标(<math>\theta</math>坐标):基于分布的自然参数,直接定义概率分布的数学形式;m 坐标(<math>\eta</math>坐标):基于随机变量函数的期望(如<math>\eta_{ij}^{XY}=E[x_i y_j]</math>),描述分布的统计特性。
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二者通过 Legendre 变换相互关联,实现参数与统计特性的双向映射。
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KL 散度
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用于量化两个概率分布差异的 “距离” 指标,是信息整合度量的核心定义依据:信息整合量<math>\Phi</math>被定义为原始分布<math>p(x,y)</math>与分割模型中最接近它的分布<math>q(x,y)</math>的最小 KL 散度,即<math>\Phi = \min_{q} D_{KL}[p:q]</math>。
    
===== 全模型与分割模型 =====
 
===== 全模型与分割模型 =====
第253行: 第273行:  
子流形包含:\(\mathcal{M}_{DS} \supset \mathcal{M}_{FS}\),\(\mathcal{M}_{DS} \supset \mathcal{M}_{MD}\),\(\mathcal{M}_G \supset \mathcal{M}_{FS}\);
 
子流形包含:\(\mathcal{M}_{DS} \supset \mathcal{M}_{FS}\),\(\mathcal{M}_{DS} \supset \mathcal{M}_{MD}\),\(\mathcal{M}_G \supset \mathcal{M}_{FS}\);
 
度量大小:由 KL 散度的性质,子流形范围越大,对应度量越小,即\(\Phi_{FS} \geq \Phi_{DS}\),\(\Phi_{MD} \geq \Phi_{DS}\),\(\Phi_{FS} \geq \Phi_G\)。
 
度量大小:由 KL 散度的性质,子流形范围越大,对应度量越小,即\(\Phi_{FS} \geq \Phi_{DS}\),\(\Phi_{MD} \geq \Phi_{DS}\),\(\Phi_{FS} \geq \Phi_G\)。
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===== 核心概念 =====
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统计流形
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统计流形是由一族概率分布构成的光滑几何结构,每个概率分布对应流形上的一个点。在文中,全模型M的所有联合概率分布<math>p(x,y)</math>(x和y分别为系统当前与下一状态向量)构成统计流形,分布间的差异通过Kullback-Leibler(KL)散度衡量。
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指数族
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统计流形中一类重要的概率分布,其概率密度函数可表示为指数形式。文中全模型M的二元分布(<math>x_i, y_i</math>取 0 或 1)属于指数族,形式为:<math>p(x,y) = \exp\left\{ \sum \theta_i^X x_i + \sum \theta_j^Y y_j + \sum \theta_{ij}^{XX} x_i x_j + \sum \theta_{ij}^{YY} y_i y_j + \sum \theta_{ij}^{XY} x_i y_j + h(x,y) - \psi \right\}</math>
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其中<math>\theta</math>为参数,<math>\psi</math>为归一化因子,其分布集合形成对偶平坦流形。
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对偶坐标
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对偶平坦流形上的一对互补坐标系统:e 坐标(<math>\theta</math>坐标):基于分布的自然参数,直接定义概率分布的数学形式;m 坐标(<math>\eta</math>坐标):基于随机变量函数的期望(如<math>\eta_{ij}^{XY}=E[x_i y_j]</math>),描述分布的统计特性。
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二者通过 Legendre 变换相互关联,实现参数与统计特性的双向映射。
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KL 散度
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用于量化两个概率分布差异的 “距离” 指标,是信息整合度量的核心定义依据:信息整合量<math>\Phi</math>被定义为原始分布<math>p(x,y)</math>与分割模型中最接近它的分布<math>q(x,y)</math>的最小 KL 散度,即<math>\Phi = \min_{q} D_{KL}[p:q]</math>。
      
===IIT3.0===
 
===IIT3.0===
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