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===与EI的相似性 ===
 
===与EI的相似性 ===
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根据前文,EI的上界和下界分别是<math>\log{\Gamma_{\alpha}}
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根据前文,EI的上界和下界分别是<math>\log{\Gamma_{\alpha}}</math>的线性项。由此还可以推测两者具有近似关系:<math>EI\sim\log{\Gamma_{\alpha}}</math>。下面通过数值模拟说明这一点。
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</math>的线性项。由此还可以推测两者具有近似关系:<math>
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EI\sim\log{\Gamma_{\alpha}}
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</math>。下面通过数值模拟说明这一点。
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如下图所示,在由三种不同方法生成的各种归一化的TPM 上比较了<math>
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\log{\Gamma_{\alpha}}
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[[文件:20240101.png|替代=|1029x1029像素]]
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</math>和 EI:'''1)'''软化置换矩阵;'''2)'''软化退化矩阵;'''3)'''完全随机矩阵。以下是具体生成步骤:
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如上图所示,在由三种不同方法生成的各种归一化的TPM 上比较了<math>\log{\Gamma_{\alpha}}</math>和 EI的关系,这三种关系包括:1)软化置换矩阵(图a);2)软化退化矩阵(图b);3)完全随机矩阵(图c)。
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图(a)、(b)和(c)表明,在这些例子中都观察到了正相关性,并且在N ≫ 1 时,<math>EI\sim\log{\Gamma_{\alpha}}.</math>的近似关系得到了证实。在(a) 和 (b) 中可以明显观察到这种关系,但在(b) 中,由于覆盖了有限的<math>\Gamma</math>值区域,这种关系退化为近似线性关系。
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图(a)和(b)中用红色虚线表示了 EI 的上下限。不过,在图(c)中,由于所有点都集中在一个小区域内,因此看不到理论边界线。根据经验,图中灰色断线所示的<math>\log{\Gamma_{\alpha}}</math>的上限更为严格。因此可以推测 <math>EI\le\log{\Gamma_{\alpha}}</math>这一新关系是成立的,但其严密性有待证明。
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以下是这三种生成TPM方式的具体生成步骤:
    
'''软化置换矩阵:'''
 
'''软化置换矩阵:'''
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2)对于P中的每个行向量<math>P_{i}</math>,假设1元素的位置是<math>j_{i}</math>,我们将<math>P_{i}</math>的所有条目填入位于<math>j_{i}</math>处的高斯分布中心的概率,即<math>P'_{i,j} = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma} \exp\left( -\frac{(j - j_i)^2}{\sigma^2} \right)</math>,其中,<math>\sigma</math>是软化程度的自由参数;
 
2)对于P中的每个行向量<math>P_{i}</math>,假设1元素的位置是<math>j_{i}</math>,我们将<math>P_{i}</math>的所有条目填入位于<math>j_{i}</math>处的高斯分布中心的概率,即<math>P'_{i,j} = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma} \exp\left( -\frac{(j - j_i)^2}{\sigma^2} \right)</math>,其中,<math>\sigma</math>是软化程度的自由参数;
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3) 将<math>\sum_{j=1}^{N} P'_{ij} = 1
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3) 将<math>\sum_{j=1}^{N} P'_{ij} = 1</math>除以新的行向量,使其归一化,这样修改后的矩阵<math>P'</math>也是一个TPM。
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</math>除以新的行向量,使其归一化,这样修改后的矩阵<math>P'</math>也是一个TPM。
      
'''软化退化矩阵:'''
 
'''软化退化矩阵:'''
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进一步,文献<ref name=":22"/>还在大小为N=2 的最简单参数化TPM中得到了EI和<math>\Gamma</math>的解析解,并展示了EI和<math>\Gamma</math>与参数p和q的关系。其中p和q用于生成最简单的<math>2 \times 2</math>马尔科夫矩阵<math>P=\begin{pmatrix}p& 1-p\\1-q & q\end{pmatrix}</math>,下图(a)表示<math>\Gamma</math>随p和q的变化,图(b)表示EI随p和q 的变化。(a)和(b)之间的差异显而易见:1)当<math>p\approx 1-q</math>时,<math>\Gamma</math>有一个峰值,但EI没有;2)观察到EI ≈ 0时的区域更宽,而<math>\Gamma\approx 1</math>时的区域要小得多;3)观察到<math>\Gamma</math>有一个从0到最大N=2的渐进过渡,但EI没有。
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图(a)、(b)和(c)表明,在这些例子中都观察到了正相关性,并且在N ≫ 1 时,<math>
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因此,我们得出结论,EI和<math>\Gamma</math>在各种TPM上高度相关。
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EI\sim\log{\Gamma_{\alpha}}.
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</math>的近似关系得到了证实。在(a) 和 (b) 中可以明显观察到这种关系,但在(b) 中,由于覆盖了有限的<math>
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\Gamma
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</math>值区域,这种关系退化为近似线性关系。
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图(a)和(b)中用红色虚线表示了 EI 的上下限。不过,在图(c)中,由于所有点都集中在一个小区域内,因此看不到理论边界线。根据经验,图中灰色断线所示的<math>\log{\Gamma_{\alpha}}
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</math>的上限更为严格。因此可以推测 <math>EI\le\log{\Gamma_{\alpha}}
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</math>这一新关系是成立的,但其严密性有待证明。
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[[文件:20240101.png|替代=|1029x1029像素]]
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文献中作者还在大小为N=2 的最简单参数化TPM中得到了EI和<math>
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\Gamma
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</math>的解析解,并展示了EI和<math>
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\Gamma
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</math>与参数p和q的关系。其中p和q用于生成最简单的<math>2 \times 2</math>马尔科夫矩阵<math>P=\begin{pmatrix}
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p& 1-p\\
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1-q & q
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\end{pmatrix}
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</math>,下图(a)表示<math>
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\Gamma
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</math>随p和q的变化,图(b)表示EI随p和q 的变化。(a)和(b)之间的差异显而易见:1)当<math>
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p\approx 1-q
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</math>时,<math>\Gamma
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</math>有一个峰值,但EI没有;2)观察到EI ≈ 0时的区域更宽,而<math>\Gamma\approx 1
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</math>时的区域要小得多;3)观察到<math>\Gamma
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</math>有一个从0到最大N=2的渐进过渡,但EI没有。
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因此,我们得出结论,EI和<math>\Gamma
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</math>在各种TPM上高度相关。
      
[[文件:202401012.png|替代=|603x603像素]]
 
[[文件:202401012.png|替代=|603x603像素]]