Энтропия. Теория информации
е е е е е .
Этот случай соответствует жесткой детерминации (незатухающий строго периодический процесс).
Соответствующее жесткой детерминации распределение вероятностей, при котором некая вероятность Рк равна 1, а все остальные - равны 0, в общем виде запишется как
Рк=1 (3.9)
Р1 = Р2 = . . .= Рк-1 = Рк+1=. . .= 0 (3.10)
|  
 а)  |  
|  
 Р1 Р2  |  
|  
 Pn  |  
|  
 б)  |  
|  
 в)  |  
|  
 Равномерное распределение вероятностей Нr = Hmax Дифференцировка вероятностей при соблюдении условия i=N S pi = 1 i=1 Hmax > Hr > 0 Предельный случай дифференцировки вероятностей Нr =0  |  
|  
 Рис. 1  |  
 
При подстановке этих значений в функцию энтропии :
|  
 Hr =  |   
 i = N  |   
 pi log pi  |   
 (3.11)  |  
|  
 S  |  |||
|  
 i = 1  |  
получаем :
Hr=0 (3.12)
Подставляя (3.9) в (3.4), получаем :
D IS = Hmax (3.13)
 
  |  
 
  |  
![]()  |  
 
  |  
На рис.3 изображена расширяющаяяся иерархическая спираль, которая может служить моделью формирования иерархических упорядоченных структур.
Пусть нижний уровень этой спирали (п = 0) соответствует начальному алфавиту, состоящему из N0 различных элементов (букв, атомов, нуклеотидов и др.).
 
  |  
 
  |  
 
  |  
 
  |  
 рис. 3
Тогда на уровне N = 1 из этого алфавита можно составить N1 «слов». Если каждое слово состоит из K1 букв, то из N0 букв можно составить число слов, равное:
N1 = N0K1 (3.14)
Соответственно, на уровне п = 2 из N1 «слов» можно составить количество «фраз», равное:
N2=N1K2=N0K1K2 (3.15)
где Кг - число входящих в каждую «фразу» «слов»
Для упрощения математических выражений мы уже приняли одно допущение, сказав, что все слова содержат одинаковое количество букв (К1), а все фразы содержат одинаковое количество слов (К2). Очевидно, что в реальных системах (например, в письменных текстах ) эти условия не соблюдаются. Однако для выполнения общих свойств нашей информационно -энтропийной модели подобные упрощения вполне допустимы, поэтому мы введем еще одно допущение:
K1 = К2 = К (3.16)
Подставив (3.16) в (3.15), мы получим :
N2=N0K2 (3.17)
Проводя аналогичные операции для любой (п-ой) ступени при условии:
K1 = K2 = … = Кп = К,
получим:
Nn = N0K2 (3.18)
Рассмотрим пример, иллюстрирующий увеличение разнообразия (числа различимых элементов) с переходом на более высокие уровни изображенной на рис . 3.3 спирали в соответствии с формулами (3.14) + (3.18).
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
	
	
	