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整合信息论
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2025年10月30日 (四) 16:30
→连续系统的计算
第183行:
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=== 连续系统的计算 ===
=== 连续系统的计算 ===
−
在计算有效信息时,需要涉及到动力系统熵的计算,而一个连续的马尔科夫动力系统,计算其熵的过程可能较为复杂,下面我们用一个包含
n个元素的孤立神经系统 X为例<ref name="Measuring_information_integration">{{cite journal|author1=Tononi G|author2=Boly M|author3=Massimini M|author4=Edelman D B|title=Measuring information integration|journal=PLOS Computational Biology|year=2016|volume=12|issue=3|page=e1004819|url=https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004819}}</ref>
,来描述连续系统熵的计算过程。该系统活动可由一个高斯平稳多元随机过程描述,并仅关注其内在属性,忽略来自环境的外部输入。这些元素可视为神经元组,其活动变量表示各组在数百毫秒内的放电率,彼此间的相互作用通过连接矩阵
CON(X)
介导。系统动力学可表述为:
+
在计算有效信息时,需要涉及到动力系统熵和互信息的计算,这一过程较为复杂。因此,我们考虑一个简化的连续模型,即一个线性动力学,噪声为高斯噪声。下面我们用一个包含
n个元素的孤立神经系统 X为例<ref name="Measuring_information_integration">{{cite journal|author1=Tononi G|author2=Boly M|author3=Massimini M|author4=Edelman D B|title=Measuring information integration|journal=PLOS Computational Biology|year=2016|volume=12|issue=3|page=e1004819|url=https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004819}}</ref>
,来描述这一线性化的动力学。该系统活动可由一个高斯平稳多元随机过程描述。我们仅关注其内在属性,并忽略来自环境的外部输入。这些元素可视为神经元组,其活动变量表示各组在数百毫秒内的放电率,彼此间的相互作用,可以通过邻接矩阵
CON(X)
来描述。系统动力学可表述为:
<math>
<math>
第191行:
第191行:
其中cR表示该向量受强度为c的独立高斯噪声R驱动。
其中cR表示该向量受强度为c的独立高斯噪声R驱动。
−
该多元过程的联合概率密度函数可通过熵(H)与互信息(MI)进行表征。
+
该随机过程的熵(H)的计算公式为:
−
−
对于该连续马尔可夫动力系统,熵的计算公式为:
<math>
<math>
第199行:
第197行:
</math>
</math>
−
其中协方差矩阵 COV(X)
来源于:
+
其中协方差矩阵 COV(X)
是由:
<math>
<math>
第205行:
第203行:
</math>
</math>
−
这里
I为单位矩阵,CON(X)
为系统连接矩阵。
+
计算的,这里
I为单位矩阵,CON(X)
为系统的邻接矩阵。
−
−
对于一个离散的系统其熵的相关计算可参见[[有效信息]]词条。
== Φ 的计算示例 ==
== Φ 的计算示例 ==
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