Wie normalisiert das Protokoll (p (x, y)) die punktuelle gegenseitige Information?


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Ich versuche, die normalisierte Form der punktuellen gegenseitigen Information zu verstehen.

npmi=pmi(x,y)log(p(x,y))

Warum normalisiert die logarithmische Gelenkwahrscheinlichkeit die punktweise gegenseitige Information auf [-1, 1]?

Die punktuelle gegenseitige Information ist:

pmi=log(p(x,y)p(x)p(y))

p (x, y) ist durch [0, 1] begrenzt, so dass log (p (x, y)) durch (, 0] begrenzt ist. Es scheint, als sollte das log (p (x, y)) Änderungen in irgendwie ausgleichen der Zähler, aber ich verstehe nicht genau wie. Es erinnert mich auch an die Entropie , aber auch hier verstehe ich die genaue Beziehung nicht.h=−log(p(x))


Für den Anfang verwenden punktweise gegenseitige Informationen den Logarithmus (ich bin nicht sicher, ob es sich um einen Tippfehler handelt oder ob Sie eine andere Größe verwenden ).
— Piotr Migdal

Antworten:


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Aus dem Wikipedia-Eintrag zur punktuellen gegenseitigen Information :

Punktweise gegenseitige Informationen können zwischen [-1, + 1] normalisiert werden, was zu -1 (im Grenzwert) für niemals zusammen auftretend, 0 für Unabhängigkeit und +1 für vollständiges gleichzeitiges Auftreten führt.

Warum passiert das? Nun, die Definition für punktuelle gegenseitige Information ist

pmi≡log⁡[p(x,y)p(x)p(y)]=log⁡p(x,y)−log⁡p(x)−log⁡p(y),

Für normalisierte punktweise gegenseitige Informationen gilt Folgendes :

npmi≡pmi−log⁡p(x,y)=log⁡[p(x)p(y)]log⁡p(x,y)−1.

Das wenn es gibt:

  • Keine gleichzeitigen Vorkommen, , also ist nmpi -1,log⁡p(x,y)→−∞
  • zufälliges gleichzeitiges Auftreten, , also ist nmpi 0,log⁡p(x,y)=log⁡[p(x)p(y)]
  • vollständige Co-Vorkommen, , also ist nmpi 1.log⁡p(x,y)=log⁡p(x)=log⁡p(y)

Es wäre eine vollständigere Antwort, um zu zeigen, warum sich npmi im Intervall . Siehe meinen Beweis in der anderen Antwort. [−1,1]
— Hans

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Während Piotr Migdals Antwort in den Beispielen, in denen nmpi drei Extremwerte erreicht, informativ ist, beweist sie nicht, dass es sich um das Intervall . Hier ist die Ungleichung und ihre Ableitung. as für jedes Ereignis . wir beide Seiten durch das nicht negative , erhalten wir [−1,1]

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)
−logp(A)≥0Ah(x,y):=−logp(x,y)
−1≤nmpi(x;y):=mpi(x;y)h(x,y)≤1.

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