intro to Entropy

(Entropy)的概念最早起源于物理学,用于度量热力学系统中的无序程度。后来在信息论中发展起来,用来度量系统的不确定性。 系统可能处于多种不同状态,假定每种状态出现的概率为pi,那么该系统熵的定义为: 看一种特殊情形,当系统仅有两种状态的情形时,熵的变化可以绘图 1 如下:

## 用curve函数绘图

curve(-x*log2(x) - (1-x)*log2(1-x),xlab="概率",ylab="熵值",lwd=2)
两状态下的熵值随概率变化

Figure 1: 两状态下的熵值随概率变化

上图中可以看到,当两种状态的概率相等时,熵的取值最大,反之,当其中一种状态的概率接近于1时,熵最小。进一步推而广之,如果系统的若干状态越均衡,则熵值越大;如果系统的若干状态越不均衡,则熵值越小,因此,通过计算熵值,既可以反映系统的稳定状态,也可以反映系统中状态的分布多样性。

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Wu, Jun
Associate professor
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