微分熵
微分熵(Differential Entropy)是将香农熵从离散随机变量推广到连续随机变量的概念。对于一个概率密度函数为 f(x) 的连续随机变量 X,其微分熵定义为:
其中积分遍及 X 的所有可能取值。与离散熵不同,微分熵可以为负值,这是因为连续随机变量在任意单点上的概率密度可以大于 1(例如在极窄的分布中),导致对数项出现负值。当微分熵为负时,表明分布已经集中在比单位区间更小的范围内,这也是”微分熵”前加上”微分”二字的缘由——它依赖于坐标的尺度。
微分熵衡量的是连续随机变量的不确定性或信息集中程度。值越大表示分布越分散,不确定性越高;值越小表示分布越集中,确定性越高。然而需要特别注意的是,微分熵不具备离散熵的绝对意义——它依赖于坐标系的选取,变量替换会导致微分熵的值发生改变。正因为这一特性,微分熵更多地用于衡量相对差异,而非作为绝对的”信息量”度量。
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