熵,信息熵,条件熵

一文说清楚你头疼不已的熵们:信息熵、联合熵、条件熵、互信息、交叉熵、相对熵(KL散度) 文章目录1. 信息熵2. 联合熵3. 条件熵4. 互信息5. 交叉熵6. 相对熵(KL散度)7. 总结   说起熵,相信看本文的你一定听过这个概念,我们以前高中的时候在化学里学过,我们有一种大致的概念就是:熵是描述系统混乱程度的一种物理量,而且我们知道世界是向着熵增的方向进行的。那么在信息论里面,熵又是一种什么样的存在呢,为什么要引入这样抽象的一个概念,香农大佬为啥要把人搞得迷迷糊糊的?而你搞机器... 阅读详情
随机事件 X 所包含的信息量与其发生的概率有关。发生的概率越小,其信息量就越大;反之,必定发生的事件(如太阳东升西落),其信息量为 0。
信息量公式:I(X) = −logp(X) ,其中 I 是 information 的缩写。
信息量公式的单位:
log 以2为底,记作lb,单位比特(bit)
log 以e为底,记作ln,单位奈特(nat)
log 以10为底,记作lg,单位哈脱来(hat)
信息熵:随机变量 X 不确定性的度量,是对 X 所有可能值产生的信息量的期望。
信息熵公式:

由公式可知:信息熵只与随机变量X的概率分布 p(x) 有关。
条件熵:表示在已知随机变量 X 的条件下随机变量 Y 的不确定性。
条件熵公式:

例子:

一个二进制源X发出符号集为{-1,1},经过离散无记忆信道传输,由于信道中噪音的存在,接收端Y收到符号集为{-1,1,0}。已知P(x=-1)=1/4,P(x=1)=3/4,P(y=-1|x=-1)=4/5,P(y=0|x=-1)=1/5,P(y=1|x=1)=3/4,P(y=0|x=1)=1/4,求条件熵H(Y|X)( )
由选项单位为 bit 可知,log 函数以2为底,故将p(x=-1)=1/4,p(x=1)=3/4,p(y=0|x=-1)=1/5,p(y=1|x=1)=3/4,p(y=0|x=1)=1/4 代入条件熵公式得:

待补充

熵的相关概念及相互关系(信息熵,条件熵,相对熵,交叉熵,最大似然估计) 熵:系统混乱程度的度量,系统越混乱,熵越大。 信息熵:信息量的大小的度量,用于描述随机变量的不确定度。事件的不确定性越大,则信息量越大,信息熵越大。定义如下: 条件熵:表示在已知随机变量X的条件下随机变量Y的不确定性。定义如下: 另外,,说明描述X和Y所需的信息(H(X,Y) )是描述X自己所需的信息,加上给定X的条件下具体化Y所需的额外信息。 相对熵:又称为KL散度,用来衡量两个... 阅读详情

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