个体信息理论 笔记

圣塔菲研究所提出“个体信息理论”

系统环境作用因果图
互信息量的分解

𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛,𝑆𝑛)
联合消息𝐸𝑛,𝑆𝑛和消息𝑆𝑛+1之间的互信息量
在时间 𝑛+1 时,未来个体状态 𝑆𝑛+1 和上一个时间段的系统自身(前代)𝑆𝑛 和 环境信息 𝐸𝑛 的联合状态之间的互信息

第一种分解 生物体内源决定(Endogenous determination)

𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛,𝑆𝑛) = 𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛) + 𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛|𝑆𝑛)
𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛)
消息𝑆𝑛和消息𝑆𝑛+1之间的互信息量
𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛|𝑆𝑛)
给定消息𝑆𝑛的条件下消息𝐸𝑛中包含的关于消息𝑆𝑛+1的信息量
从环境流向个体的新信息
个体受环境控制的程度

第二种分解 环境驱动(Environmentally driven)

𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛,𝑆𝑛) = 𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛) + 𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛|𝐸𝑛)
𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛)
消息𝐸𝑛和消息𝑆𝑛+1之间的互信息量
环境的影响
𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛|𝐸𝑛)
给定消息𝐸𝑛的条件下消息𝑆𝑛中包含的关于消息𝑆𝑛+1的信息量
自身的影响

更细粒的尺度

𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛,𝑆𝑛)
在时间 𝑛+1 时,未来个体状态 𝑆𝑛+1 和上一个时间段的系统自身(前代)𝑆𝑛 和 环境信息 𝐸𝑛 的联合状态之间的互信息

𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛,𝑆𝑛) 的分解

a 个体信息 𝑈𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛∖𝐸𝑛):只来自个体自身并由系统自身维持;
b 共享信息 𝑆𝐼(𝑆𝑛+1,𝑆𝑛,𝐸𝑛):个体和环境之间共享的信息;
c 环境信息 𝑈𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛∖𝑆𝑛):环境对个体影响的信息,狭义上即感官的信息流;
d 交互信息 𝐶𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛):协同信息,只存于个体系统和环境的交互作用中。

有机个体(Organismal Individuality)

有机个体 = 共享信息 + 个体信息
𝐴∗ :=𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛) = 𝑆𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛) + 𝑈𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛∖𝐸𝑛)
当生物体能通过适应或学习与所处的环境共享重要信息时,它们就具有良好的适应性。
此外有机个体还包含了有效运作时所需要的大量私有信息
通过最大化这种度量,我们能够在环境中识别出复杂的有机个体。

环境驱动个体(Environmental Determined Individuality)

环境驱动个体 = 交互信息 + 环境信息
𝑛𝐶 = 𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛|𝑆𝑛) = 𝐶𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛) + 𝑈𝐼(𝑆𝑛+1;𝐸𝑛∖𝑆𝑛)
这个指标量化了个体在时间演化中被环境决定的程度。
当度量降到最低时,个体环境完全不敏感,因此既不具有有机体的形式,也不具有群落个体的形式,没有任何实质意义上适应性。
它通过与生成结构的系统的 交互作用,表征了环境记忆的持久性,例如产生漩涡的流体中的温度梯度。

群落个体(Colonial Individuality)

群落个体 = 交互信息 + 个体信息
𝐴 := 𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛|𝐸𝑛) = 𝐶𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛) + 𝑈𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛∖𝐸𝑛)
许多生物体,如微生物,只与它们所处的环境共享少量的信息。
它们含有调节机制,与生物和非生物环境之间的持续交互作用来实现适应。
通过最大化这种度量,我们能够识别出这种 "环境调节的聚合体",即群落个体。

环境编码

环境编码 = 共享信息 - 交互信息
𝑁𝑇𝐼𝐶 = 𝑆𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛) - 𝐶𝐼(𝑆𝑛+1;𝑆𝑛,𝐸𝑛)
有机个体和有机个体之间的差异

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,126评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,254评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,445评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,185评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,178评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,970评论 1 284
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,276评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,927评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,400评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,883评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,997评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,646评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,213评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,204评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,423评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,423评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,722评论 2 345