计算机科学 > 信息论
[提交于 2025年4月9日
]
标题: 关于高维空间中距离度量失效与涌现现象之间关系的探索性研究
标题: The Exploratory Study on the Relationship Between the Failure of Distance Metrics in High-Dimensional Space and Emergent Phenomena
摘要: 本文提出一个统一框架,整合信息论与统计力学,将高维数据的度量失效与复杂系统的涌现现象联系起来。 我们提出了“信息稀释定理”,表明随着维度($d$)增加,几何度量(例如欧几里得距离)与系统状态之间的互信息效率衰减大约为$O(1/d)$。 这种衰减源于系统熵线性增长与度量熵次线性增长之间的不匹配,解释了距离集中性的机制。 在此基础上,我们基于互信息矩阵谱和信息瓶颈理论推导出交互编码能力($C'$),引入了基于信息结构复杂度($C(S)$)。 “涌现临界定理”指出,当$C(S)$超过$C'$时,必然会出现新的全局特征,满足预定义的互信息阈值。 这为自组织和相变提供了操作标准。 我们讨论了其在物理、生物和深度学习中的潜在应用,提出了像基于MI的流形学习(UMAP+)等可能方向,并为跨学科分析涌现现象提供了定量基础。
当前浏览上下文:
cs.IT
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.