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互联网之熵

已有 455 次阅读 2024-4-10 22:16 |个人分类:思考点滴|系统分类:科研笔记

 (2014-05-03 18:36:51)

        五一节,大周末,小雨天。对于农民与大田而言,这稀稀落落的小雨就如同秋天的希望,调整了气候之秩序,提高了土壤之熵情。吾是农民,故而知道土壤乃是一个开放的、非均匀和非平衡的、以不可逆热力学过程为特征的系统。它不仅在空间上是一个耗散结构,而且在时间上和功能上都是一个耗散结构。

     

        图1 互联网熵定律                图2 互联网节点边定律

    互联网就如同土地是国家之基础,节点边定律指出边之分布是节点密度的函数。节点密度在空间上的不均匀分布,决定了边之分布的不均匀但有规则性。在时间上做为一个耗散结构,表现为节点与边随时间的振荡。互联网结构熵的概念指出互联网中“物质能量”的聚散同结构有序度的联系。德国物理学家,鲁道夫·克劳修斯于1850年首次提出熵的概念,用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度,能量分布得越均匀,熵就越大。

    吾读大学时,熵还是一个模糊概念,读硕士时才领悟到熵这个概念的意义。所以,在吾博士论文中引入了有限非齐次马氏链随机条件熵的概念。也许是因为博士哈,之前从来没有认识熵这个概念以及其相对熵密度的关系,怎么能够利用数列绝对平均收敛的概念,给出有限非齐次马氏链{X_n}的相对熵密度及其平均随机条件熵呢。其实,在互联网中可以用熵来表示一种情境的不确定性和无组织性。

    从大数定理的角度来看,只要有可能出现的一定会出现,这条法则千真万确,但是只是它需要一个条件:这件事重复的次数要足够多。因为信息的基本作用就是消除人们对事物了解的不确定性,然而互联网就是提供信息重要源泉。熵之概念来源于热力学,熵所有化学反应它们最低能量值。热力学第二原理(熵增加原理)表为:一个孤立系统的熵永远不会减少。

    “重耳在外而安,申生在内而亡。”“宿命论”、“怀疑论”、“阴谋论”,那些多余的策略威胁剔除之后,变成可接受的不可置信的对抗者的状态,则是博弈熵,也是对抗生物熵。它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态,其熵单调增大,当系统达到平衡态时,熵达到最大值。所以熵针对混乱程度度量数值,是体系的状态函数,其值与达到状态的过程无关。

    香农源于通信编码、维纳源于滤波理论、费希尔(Fisher )源于古典统计理论,都对信息熵进行了“殊途同归”之描述。在《通信的数学原理》中,香农所定义的信息实际上是一种关于信道相关的“信息”。信道的任务是以信号方式传输和存贮信息,信息被传输和存储(处理)后,所增加或减少的信息都是“损失”,不可能增加原来获得的信息,即“信息不增原理”,又称“数据处理定理”。

    互联网的任务是以信息方式传输和存贮信息,信息在传输和存储后,其混乱(或有序)程度发生了巨大变化,这就是互联网之熵。开放的系统如果实时地与外界进行着物质、能量、信息的交换,表现出耗散结构之明显特征,呈现了一个远离平衡态之不稳定平衡态,就可以用熵来衡量与分析。如同生命过程可以用“生命熵”来定义一样,内容包含生命现象的时间序、空间结构序与功能序。熵变,直接反应了这三个序的程度变化之和。

    对于计算机而言,复制时精确的他复制,所以输入的是垃圾,输出的就一定是垃圾。然而,对于互联网而言,复制是非精确的自复制,所以输入的是垃圾,输出的就不一定是垃圾了。盖熵者,度量生命之尺度、诊断生命之彩超、认识生命之方法、运行生命之燃料也。

 



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