W jaki sposób log (p (x, y)) normalizuje punktowe wzajemne informacje?


9

Próbuję zrozumieć znormalizowaną formę punktowej wzajemnej informacji.

npmja=pmja(x,y)losol(p(x,y))

Dlaczego prawdopodobieństwo połączenia logarytmicznego normalizuje punktowe wzajemne informacje na poziomie [-1, 1]?

Punktowa wzajemna informacja to:

pmja=losol(p(x,y)p(x)p(y))

p (x, y) jest ograniczone przez [0, 1], więc log (p (x, y)) jest ograniczony przez (, 0). Wydaje się, że log (p (x, y)) powinien w jakiś sposób równoważyć zmiany w licznik, ale nie rozumiem dokładnie jak. Przypomina mi również entropię h=-losol(p(x)), ale znowu nie rozumiem dokładnego związku.


Na początek punktowa informacja wzajemna używa logarytmu (nie jestem pewien, czy jest to literówka, czy używasz innej ilości ).
— Piotr Migdal

Odpowiedzi:


12

Z pozycji w Wikipedii na temat punktowych wzajemnych informacji :

Punktową wzajemną informację można znormalizować między [-1, + 1], co powoduje -1 (w granicy), że nigdy nie występuje razem, 0 dla niezależności i +1 dla całkowitego współwystąpienia.

Dlaczego tak się dzieje? Cóż, definicja punktowej wzajemnej informacji to

pmja≡log⁡[p(x,y)p(x)p(y)]=log⁡p(x,y)-log⁡p(x)-log⁡p(y),

podczas gdy dla znormalizowanych punktowych informacji wzajemnych jest:

npmja≡pmja-log⁡p(x,y)=log⁡[p(x)p(y)]log⁡p(x,y)-1.

Kiedy są:

  • brak współwystępowania, log⁡p(x,y)→-∞, więc nmpi wynosi -1,
  • przypadkowe współwystępowanie, log⁡p(x,y)=log⁡[p(x)p(y)], więc nmpi wynosi 0,
  • pełne współwystępowanie, log⁡p(x,y)=log⁡p(x)=log⁡p(y), więc nmpi wynosi 1.

Byłaby to bardziej kompletna odpowiedź, aby pokazać, dlaczego npmi jest w przedziale czasowym [-1,1]. Zobacz mój dowód w innej odpowiedzi.
— Hans

1

Chociaż odpowiedź Piotra Migdala ma charakter informacyjny, podając przykłady, w których nmpi osiąga trzy skrajne wartości, nie dowodzi, że jest w przedziale [-1,1]. Oto nierówność i jej wyprowadzenie.

logp(x,y)≤logp(x,y))-logp(x)-logp(y)=log⁡p(x,y)p(x)p(y)=:pmi(x;y)=logp(y|x)+logp(y|x)-logp(x,y)≤-logp(x,y)
tak jak -logp(ZA)≥0 na każde wydarzenie ZA. Dzielenie obu stron przez nieujemneh(x,y): =-logp(x,y), mamy
-1≤nmpi(x;y): =mpi (x; y)h(x,y)≤1.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.