第二十三章 信息生命体(三) (第2/2页)

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过去和未来之间的互信息,衡量某个过程可以通过观察其过去的行为来解释的未来的不确定性;主动信息 A(x)也提供了类似的度量,但它不考虑整个过程的未来,而只关注和预测过程中即将抵达的下一个状态(Lizier et al. 2012a):

(其中

代表 x 中从时间点 n 开始过去 k 个状态:{x-+1,..., x-1, x}。)

虽然互信息允许定义和量化信息,但它只是一个对称的量,不能捕捉到随机过程之间的方向性关系(如信息传递)。为克服这一信息量化处理的局限性,Schreiber(2000)引入了传递熵(transfer entropy)的概念,它是给定某个随机过程过去(如历史信息)和一个或多个其它过程当前知识了解下,对该过程未来状态的不确定性减少的一种度量(Schreiber 2000; Kaiser Schreiber 2002):

其维恩图表示如图2。传递熵利用时间方向性来克服互信息对称性的限制,它是对两个或多个过程之间的定向传递的预测信息的度量(Lizierprokopenko 2010),因此也不一定就意味着因果作用(James et al. 2016);但它的逐点变量(point-wise,或局部变量)可以为集群行为的时空动力学提供有用的洞见(Lizier et al. 2008b)。