Extrémní fyzické informace - Extreme physical information

Extrémní fyzické informace (EPI) je princip v teorie informace, poprvé popsán a formulován v roce 1998^[1] podle Roy Royen Emeritní profesor optických věd na University of Arizona. Princip uvádí, že srážky vědeckých zákonů lze odvodit prostřednictvím Fisher informace, ve formě diferenciální rovnice a funkce rozdělení pravděpodobnosti.

Úvod

Fyzik John Archibald Wheeler uvedl, že:

Všechny fyzické věci jsou původem z informačního teoretického hlediska a jedná se o participativní vesmír ... Účast účastníka pozorování vede k vzniku informací; a informace dávají vzniknout fyzice.

Používáním Fisher informace, zejména jeho ztráta Já - J vzniklý během pozorování, poskytuje princip EPI nový přístup k odvozování zákonů, jimiž se řídí mnoho aspektů přírody a lidské společnosti. EPI lze považovat za rozšíření teorie informací, která zahrnuje mnoho teoretických fyzika a chemie. Mezi příklady patří Schrödingerova vlnová rovnice a Distribuce Maxwell – Boltzmann zákon. EPI se používá k odvození řady základních zákonů z fyzika,^[2]^[3] biologie,^[4] the biofyzika z rakovina růst,^[5] chemie,^[5] a ekonomika.^[6] EPI lze také považovat za hra proti přírodě, poprvé navrženo Charles Sanders Peirce. Tento přístup vyžaduje předchozí znalost příslušného principu invariance nebo dat.

Princip EPI

Princip EPI staví na dobře známé myšlence, že pozorování „zdrojového“ jevu není nikdy úplně přesné. To znamená, že informace přítomné ve zdroji se při pozorování zdroje nevyhnutelně ztratí. Náhodné chyby v pozorováních se předpokládají k definování funkce rozdělení pravděpodobnosti zdrojového jevu. To znamená, že „fyzika spočívá ve výkyvech“. Ztráta informací se předpokládá jako extrémní hodnota.^{[je zapotřebí objasnění ]} Označující Fisher informace v datech^{[je zapotřebí objasnění ]} tak jako ${ displaystyle { mathcal {I}}}$ , a to ve zdroji jako ${ displaystyle { mathcal {J}}}$ , to stanoví princip EPI

{ displaystyle { mathcal {I}} - { mathcal {J}} = mathrm {extrémní}}

Vzhledem k tomu, že data jsou obecně nedokonalými verzemi zdroje, je extrém pro většinu situací minimální.^{[proč? ]} U každého pozorování tedy existuje uklidňující tendence věrně popsat svůj zdroj.^{[proč? ]} Princip EPI lze vyřešit pro neznámé amplitudy systému obvyklým způsobem Euler-Lagrange variační rovnice.

Knihy

Frieden, B. Roy - Fyzika z Fisher Information: Sjednocení , 1. vyd. Cambridge University Press, ISBN 0-521-63167-X, str. 328, 1998
Frieden, B. Roy - Science from Fisher Information: A Unification , 2. vyd. Cambridge University Press, ISBN 0-521-00911-1, pp502, 2004
Frieden, B.R. & Gatenby, R.A. eds. - Průzkumná analýza dat pomocí Fisherových informací, Springer-Verlag (v tisku), pp358, 2006

Poslední příspěvky využívající EPI

Frieden, B. Roy; Gatenby (2013). „Princip maximálních Fisherových informací z Hardyho axiomů aplikovaných na statistické systémy“. Phys. Rev.. 88 (4): 042144. arXiv:1405.0007. Bibcode:2013PhRvE..88d2144F. doi:10.1103 / PhysRevE.88.042144. PMC 4010149. PMID 24229152.
Gatenby, Robert A .; Frieden. „Aplikace teorie informace a extrémních fyzikálních informací na karcinogenezi“. Výzkum rakoviny. 62: 3675–3684.
Chimento, L.P .; Pennini, F .; Plastino, A. (2000). „Naudtsova dualita a informační princip Extreme Fishera“. Phys. Rev.. 62 (5): 7462–7465. arXiv:cond-mat / 0005006. Bibcode:2000PhRvE..62,7462C. doi:10.1103 / physreve.62.7462. PMID 11102108.
Nagy, A (2003). „Fisherova informace v teorii funkční hustoty“. J. Chem. Phys. 119 (18): 9401–9405. Bibcode:2003JChPh.119.9401N. doi:10.1063/1.1615765.
Anton, M. & Weisen, H. & Dutch, M. J. - „Rentgenová tomografie na tokamaku TCV“, Plasma Phys. Řízení. Fusion 38, 1849-1878, 1996 http://ej.iop.org/links/q80/fVFo+Bx3KRlwd6qcdU2Saw/p61101.pdf^{[trvalý mrtvý odkaz ]}
Mlynar, J. & Bertalot, L. - „Neutronová spektra se rozvíjejí s minimální Fisherovou regularizací“ http://pos.sissa.it/archive/conferences/025/063/FNDA2006_063.pdf Subjekt: Diagnóza plazmatického tvaru ve fúzním stroji tokamaku pomocí rekonstrukcí založených na EPI.
Venkatesan, Ravi. - „Šifrování informací pomocí modelu Fisher-Schrödinger“, představeno na 6. mezinárodní konferenci o komplexních systémech (ICCS) v červnu 2006, Boston, Massachusetts Celý článek je ve Frieden a Gatenby, 2006 http://necsi.edu/community/wiki/index.php/ICCS06/235 Subj: Šifrování, bezpečný přenos pomocí EPI, zejména herní aspekt.
Fath B.D. & Cabezas, H. & CW Pawlowski - „Informace o energii a Fisherovi jako ekologické indexy“,

Ekologické modelování 174, 25-35, 2004 - CW 2003

doi: 10.1016 / j.ecolmodel.2003.12.045

Subjekt: monitorování prostředí pro druhovou rozmanitost

Yolles. M.I. - „Kybernetika znalostí: nová metafora pro sociální kolektivy“, 2005

http://isce.edu/ISCE_Group_Site/web-content/ISCE_Events/Christchurch_2005/Papers/Yolles.pdf

Subjekt: Informační přístupy k řízení znalostí.

Venkatesan, R.C. - "Invariantní extrémní fyzické informace a fuzzy shlukování", Proc. SPIE Symposium on Defense & Security,

Intelligent Computing: Theory and Applications II, Priddy, K. L. ed, svazek 5421, str. 48-57, Orlando, Florida, 2004

http://spiedl.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=PSISDG005421000001000048000001&idtype=cvips&prog=normal^{[trvalý mrtvý odkaz ]}

Ménard, Michel; Eboueya, Michel (2002). "Extrémní fyzické informace a objektivní funkce ve fuzzy shlukování". Fuzzy sady a systémy. 128 (3): 285–303. doi:10.1016 / s0165-0114 (01) 00071-9.
Ménard, Michel. & Dardignac, Pierre-André. & Chibelushi, Claude C. - „Nerozsáhlá termostatika a extrémní fyzikální informace pro fuzzy shlukování (pozvaný článek)“, IJCC, 2 (4): 1-63, 2004 http://www.yangsky.us/ijcc/pdf/ijcc241.pdf

Viz také

Poznámky

^ Roy Royen, Fyzika od Fishera Informace: Sjednocení , 1. vyd. Cambridge University Press, ISBN 0-521-63167-X, str. 328, 1998
^ Frieden, B.R .; Hughes (1994). „Spektrální šum 1 / f odvozený z extremizované fyzické informace“. Phys. Rev.. 49 (4): 2644–2649. Bibcode:1994PhRvE..49.2644F. doi:10.1103 / physreve.49.2644. PMID 9961526.
^ Frieden, B.R .; Soffer (1995). „Lagrangians of physics and the game of Fisher-information transfer“. Phys. Rev.. 52 (3): 2274–2286. Bibcode:1995PhRvE..52.2274F. doi:10.1103 / physreve.52.2274. PMID 9963668.
^ Frieden, B.R .; Plastino, A .; Soffer, B.H. (2001). „Populační genetika z informačního hlediska“. J. Theor. Biol. 208 (1): 49–64. doi:10,1006 / jtbi.2000.2199. PMID 11162052.
^ ^A ^b Frieden, B.R .; Gatenby, R.A. (2004). "Informační dynamika v karcinogenezi a růstu nádoru". Mutat. Res. 568 (2): 259–273. doi:10.1016 / j.mrfmmm.2004.04.018. PMID 15542113.
^ Hawkins, R.J .; Frieden, B.R .; D'Anna, J.L. (2005). "Dynamika výnosové křivky Ab initio". Phys. Lett. A. 344 (5): 317–323. arXiv:fyzika / 0507098. Bibcode:2005PhLA..344..317H. doi:10.1016 / j.physleta.2005.06.079.

Reference

Frieden, B.R. (1989). "Fisherova informace jako základ pro Schrödingerovu vlnovou rovnici". Dopoledne. J. Phys. 57 (11): 1004–1008. Bibcode:1989AmJPh..57.1004F. doi:10.1119/1.15810.
Frieden, B.R. (1990). "Fisherovy informace, porucha a rovnovážné distribuce fyziky". Phys. Rev.A. 41 (8): 4265–4276. Bibcode:1990PhRvA..41.4265F. doi:10.1103 / physreva.41.4265. PMID 9903619.
Frieden, B.R. (1993). "Odhad distribučních zákonů a fyzikálních zákonů na základě principu extremizované fyzické informace". Physica A. 198 (1–2): 262–338. Bibcode:1993PhyA..198..262F. doi:10.1016/0378-4371(93)90194-9.
Frieden, B.R. (2001). "Fyzika z Fisherových informací". Matematika dnes. 37: 115–119.
Frieden, B.R .; Gatenby, R.A. (2005). "Energetické zákony složitých systémů z extrémních fyzických informací". Phys. Rev.. 72 (3): 036101. arXiv:q-bio / 0507011. Bibcode:2005PhRvE..72c6101F. doi:10.1103 / physreve.72.036101. PMID 16241509.
Frieden, B.R .; Soffer, B.H. (2006). „Informační a teoretický význam Wignerovy distribuce“. Phys. Rev.A. 74 (5): 052108. arXiv:quant-ph / 0609157. Bibcode:2006PhRvA..74e2108F. doi:10.1103 / physreva.74.052108.

externí odkazy

Roy Royen, "Fisher Information, nové paradigma pro vědu: Úvod, principy neurčitosti, vlnové rovnice, myšlenky Escher, Kant, Platón a Wheeler. „Tato esej je neustále revidována ve světle probíhajícího výzkumu využívajícího EPI.
Recenze Bactra Kritická recenze prvního vydání Věda z Fisher Information (2. vydání, uvedeno výše) a na EPI obecně.
Neočekávaná unie - informace o fyzice a Fisherovi: Nekritická recenze stejné knihy a úvod do EPI od SIAM News Vol 33 # 6; 17. července 2000

[Frienden3-1] Roy Royen, Fyzika od Fishera Informace: Sjednocení , 1. vyd. Cambridge University Press, ISBN 0-521-63167-X, str. 328, 1998

[Frieden1-2] Frieden, B.R .; Hughes (1994). „Spektrální šum 1 / f odvozený z extremizované fyzické informace“. Phys. Rev.. 49 (4): 2644–2649. Bibcode:1994PhRvE..49.2644F. doi:10.1103 / physreve.49.2644. PMID 9961526.

[Frieden2-3] Frieden, B.R .; Soffer (1995). „Lagrangians of physics and the game of Fisher-information transfer“. Phys. Rev.. 52 (3): 2274–2286. Bibcode:1995PhRvE..52.2274F. doi:10.1103 / physreve.52.2274. PMID 9963668.

[Frieden4-4] Frieden, B.R .; Plastino, A .; Soffer, B.H. (2001). „Populační genetika z informačního hlediska“. J. Theor. Biol. 208 (1): 49–64. doi:10,1006 / jtbi.2000.2199. PMID 11162052.

[Frieden5-5] A ^b Frieden, B.R .; Gatenby, R.A. (2004). "Informační dynamika v karcinogenezi a růstu nádoru". Mutat. Res. 568 (2): 259–273. doi:10.1016 / j.mrfmmm.2004.04.018. PMID 15542113.

[Frieden7-6] Hawkins, R.J .; Frieden, B.R .; D'Anna, J.L. (2005). "Dynamika výnosové křivky Ab initio". Phys. Lett. A. 344 (5): 317–323. arXiv:fyzika / 0507098. Bibcode:2005PhLA..344..317H. doi:10.1016 / j.physleta.2005.06.079.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]