The entropy production rate is a central quantity in non-equilibrium statistical physics, scoring how far a stochastic process is from being time-reversible. In this paper, we compute the entropy production of diffusion processes at non-equilibrium steady-state under the condition that the time-reversal of the diffusion remains a diffusion. We start by characterising the entropy production of both discrete and continuous-time Markov processes. We investigate the time-reversal of time-homogeneous stationary diffusions and recall the most general conditions for the reversibility of the diffusion property, which includes hypoelliptic and degenerate diffusions, and locally Lipschitz vector fields. We decompose the drift into its time-reversible and irreversible parts, or equivalently, the generator into symmetric and antisymmetric operators. We show the equivalence with a decomposition of the backward Kolmogorov equation considered in hypocoercivity theory, and a decomposition of the Fokker-Planck equation in GENERIC form. The main result shows that when the time-irreversible part of the drift is in the range of the volatility matrix (almost everywhere) the forward and time-reversed path space measures of the process are mutually equivalent, and evaluates the entropy production. When this does not hold, the measures are mutually singular and the entropy production is infinite. We verify these results using exact numerical simulations of linear diffusions. We illustrate the discrepancy between the entropy production of non-linear diffusions and their numerical simulations in several examples and illustrate how the entropy production can be used for accurate numerical simulation. Finally, we discuss the relationship between time-irreversibility and sampling efficiency, and how we can modify the definition of entropy production to score how far a process is from being generalised reversible.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+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
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月20日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月19日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员