Partial information decomposition (PID) of the multivariate mutual information describes the distinct ways in which a set of source variables contains information about a target variable. The groundbreaking work of Williams and Beer has shown that this decomposition cannot be determined from classic information theory without making additional assumptions, and several candidate measures have been proposed, often drawing on principles from related fields such as decision theory. None of these measures is differentiable with respect to the underlying probability mass function. We here present a novel measure that satisfies this property, emerges solely from information-theoretic principles, and has the form of a local mutual information. We show how the measure can be understood from the perspective of exclusions of probability mass, a principle that is foundational to the original definition of the mutual information by Fano. Since our measure is well-defined for individual realizations of the random variables it lends itself for example to local learning in artificial neural networks. We also show that it has a meaningful M\"{o}bius inversion on a redundancy lattice and obeys a target chain rule. We give an operational interpretation of the measure based on the decisions that an agent should take if given only the shared information.


翻译:多变量相互信息的局部信息分解(PID)描述了一组源变量包含目标变量信息的不同方式。威廉斯和比尔的开创性工作表明,这种分解无法在不做额外假设的情况下从经典信息理论中确定,并提出了若干备选措施,这些措施往往借鉴了决策理论等相关领域的原则。对于潜在的概率质量功能而言,这些措施无一不同。我们在这里提出了一个满足这一属性的新措施,它仅来自信息理论原则,并具有一种本地相互信息的形式。我们从概率质量排除的角度来说明如何理解该措施,这一原则是法诺对相互信息最初定义的基础。由于我们的措施是为了个别了解随机变量,例如它有助于在人工神经网络中进行本地学习。我们还表明,它具有有意义的 M\"{o}bius 反向冗余的特性,并遵循了目标链规则。我们根据代理人应当作出的决定对措施进行操作性解释,如果仅提供共享的信息,则仅根据共享的信息。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
数据科学导论,54页ppt,Introduction to Data Science
专知会员服务
41+阅读 · 2020年7月27日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年5月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年5月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年5月20日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员