Ентропія галасливого розподілу


9

Скажімо, у нас є функція f:Z2nR такий як

xZ2nf(x){12n,22n,,2n2n},
і f це розподіл, тобто xZ2nf(x)=1.

Ентропія Шеннона f визначається так:

H(f)=xZ2nf(x)log(f(x)).

Дозволяє ϵбути деякою постійною. Скажіть, ми отримаємоϵ-шумна версія f(x), тобто отримуємо функцію f~:Z2nR такий як |f~(x)f(x)|<ϵ для кожного xZ2n. Який вплив шуму на ентропію? Тобто чи можемо ми зв'язатисьH(f~) за "розумною" функцією ϵ і H(f), як от:

(1ϵ)H(f)<H(f~)<(1+ϵ)H(f),
або навіть,
(1ϵcn)dH(f)<H(f~)<(1+ϵcn)dH(f),
для деяких констант c,d.

Редагувати: Намагаючись відчути вплив шуму на ентропію Шеннона, будь-яку "розумну" добавку, пов'язану з H(f~) було б також дуже цікаво.

Відповіді:


8

Такий зв’язок неможливий. Розглянемо випадок, деf є рівномірним розподілом по деякій множині S розміру 2δn, і нехай f~ бути розподілом, що з вірогідністю δ виводить рівномірно розподілений елемент S, інакше виводить рівномірно розподілений рядок.

Не важко зрозуміти, що можна отримати f до f~ тобі потрібен лише максимум шуму (1δ)2δn. Однак,H(f)=δn поки H(f~)(1δ+δ2)n. Таким чином, ви отримаєте різницю(1δ)2n для довільно малого δ для надзвичайно низького рівня шуму.

Зокрема, ви можете встановити δ=log(1/ε)n, і отримати шум ε різниця ентропії n2log(1/ε).


1
Ви маєте на увазі приблизно ϵn, правда? У будь-якому випадку, я думаю, що це могло б допомогти запитувачеві відповісти і про пов'язану добавку, а не лише про взаємозв'язок (я знаю, що він запитав конкретно про мультиплікативний).
Дана Мошковіц

Дякуємо за виправлення. Я не знаю, що є відповіддю на пов'язану добавку.
Або Меїр

Дякую за відповідь Або! Безнадійно отримати мультиплікативну зв’язок функції з ентропією0. Однак як щодо функцій з ентропією більше 0? Чи можливо тоді отримати таку зв’язку?

@DanaMoshkovitz - Випадок зв'язаної добавки дійсно дуже актуальний. Я додам це питання. Дякуємо, що вказали на це!

@OrMeir - Трохи налаштування вашого прикладу дає функцію, яка суперечить першому типу багатопрофільних зв’язків, про які я просив (навіть для функцій з Н(f)0), однак я не міг знайти такого прикладу для другого типу мультиплікативного зв’язку, про який я запитував (припускаючи Н(f)0). Будь-які ідеї?
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.