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:英特罗比生产率是非均匀统计物理中的核心数量, 记录了时间- 均匀的同步扩散过程离时间- 可逆性有多远。 在本文中, 我们计算了在非均匀稳定状态下在非均匀稳定状态下扩散过程的英特罗比生产过程, 条件是扩散的时间- 反向性仍是一种扩散。 我们从描述离散和连续时间- Markov 过程的增缩性生产速度开始。 我们调查了时间- 均匀的静态扩散时间- 并回忆了扩散属性的可逆性最广性条件, 其中包括数值低和退化的传播, 以及本地的利普西茨 矢量场。 我们将这种流动性在时间- 可逆性、 不可逆转性、 或等值的传播过程中进行分解。 我们从偏差 Kolmogorov 等值的变异性等值的变现性变现性等值中可以看出一个变现的变现性, 我们的变现性变现性 和变现的变现性变现性变现的变现性变现性变现性变现过程在GNENEIIC 和变现性生产过程中, 和变现性生产过程的主要结果在时间- 变数 和变数 和变现的变现性变现性变数 和变现的变现性变现性变现性变现性生产过程是用来的计算法 。

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