We introduce a new information-geometric structure of dynamics on discrete objects such as graphs and hypergraphs. The setup consists of two dually flat structures built on the vertex and edge spaces, respectively. The former is the conventional duality between density and potential, e.g., the probability density and its logarithmic form induced by a convex thermodynamic function. The latter is the duality between flux and force induced by a convex and symmetric dissipation function, which drives the dynamics on the manifold. These two are connected topologically by the homological algebraic relation induced by the underlying discrete objects. The generalized gradient flow in this doubly dual flat structure is an extension of the gradient flows on Riemannian manifolds, which include Markov jump processes and nonlinear chemical reaction dynamics as well as the natural gradient and mirror descent. The information-geometric projections on this doubly dual flat structure lead to the information-geometric generalizations of Helmholtz-Hodge-Kodaira decomposition and Otto structure in $L^{2}$ Wasserstein geometry. The structure can be extended to non-gradient nonequilibrium flow, from which we also obtain the induced dually flat structure on cycle spaces. This abstract but general framework can extend the applicability of information geometry to various problems of linear and nonlinear dynamics.


翻译:在离散物体上,例如图形和高压,我们引入一种新的信息地理动态结构。 设置由两个双平结构组成, 分别建在顶部和边缘空间上。 前者是密度和潜力之间的常规双向双向结构, 例如, 概率密度及其对数形式, 由锥形热力函数引发, 后者是通量和强度的双向结构, 由锥形和对称分解函数引起, 驱动多维体的动态。 这两种结构在表层上由离散对象所引发的同系性代数关系相连接。 这种双向双向双向双向结构中的普遍梯度流动是Riemannian 元体中梯度流动的延伸, 其中包括Markov 跳动过程和非线性化学反应动态, 以及自然梯度和反向。 这种双向双向双向双向平面结构的信息测算预测, 导致Helmhotz- Hodge- Kodaira 的平流关系。 这种双向梯度梯度结构中的泛向梯状梯度流流流流流流流流流流动和奥斯特平结构, 也可以不为ULQ2xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx的平流的平流的平流结构, 的平流的平流的平流的平流的平流结构的平流结构的不伸向, 。

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