파노의 불평등과의 대화?


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파노의 불평등 은 여러 형태로 언급 될 수 있으며, 특히 유용한 것은 오데드 레게 브 (Oded Regev )에게있다 (사소한 수정) .

하자 확률 변수, 그리고하자 여기서 랜덤 프로세스이다. 주어진 가 를 확률 재구성 할 수 있는 프로 시저 의 존재가 있다고 가정하십시오 . 그런 다음 XY=g(X)g(⋅)fy=g(x)xp

I(X;Y)≥pH(X)−H(p)

다시 말해, 재구성 할 수 있으면 시스템에 많은 상호 정보가있는 것입니다.

파노의 불평등에 대한 "대화"가 있습니까?

"충분한 상호 정보가있는 채널을 제공하면 상호 정보에 따라 오류가있는 출력에서 ​​입력을 재구성하는 절차가 있습니다."

이 절차가 효율적일 것으로 기대하기에는 너무 많지만 재구성이 존재하지만 비효율적이어야하는 (자연적인) 예를 보는 것도 흥미로울 것입니다.

답변:


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P(y)yx최대 x Pr [ x ∣ Y = y ] 2 − H ∞ ( X | Y = y ) H ∞ ( X ∣ Y = y ) X Y = y H ∞ ( X ) ≤ H 1 ( X ) H 1 ( X ) XPr[X=x∣Y=y]maxxPr[x∣Y=y]2−H∞(엑스|와이=와이)H∞(엑스∣와이=와이)엑스와이=와이H∞(X)≤H1(X)H1(엑스)엑스I ( X : Y )H∞(엑스|와이=와이)상호 정보 관점에서 .나는(엑스:와이)

쓰기 . 위에서 언급 한 불평등을 사용하면 또는 입니다.I ( X : Y ) ≤ H ( X ) - E (Y) [ H ∞ ( X ∣ Y = y ) ]나는(엑스:와이)=H(엑스)−H(엑스|와이)=H(엑스)−이자형와이[H(엑스∣와이=와이)]나는(엑스:와이)≤H(엑스)−이자형와이[H∞(엑스∣와이=와이)]이자형와이[H∞(엑스∣와이=와이)]≤H(엑스)−나는(엑스:와이)

와 가 무작위로 선택 되는 경우 프로 시저가 성공할 확률 은 이며, 이는 오목 함이 최소 입니다. 따라서 절차가 성공할 확률은 입니다.Y E y [ 2 - H ∞ ( X ∣ Y = y ) ] 2 - E y [ H ∞ ( X ∣ Y = y ) ] 2 I ( X : Y ) -엑스와이Ey[2−H∞(X∣Y=y)]2−Ey[H∞(X∣Y=y)]2I(X:Y)−H(X)

이 절차는 최적입니다 : 임의성 절차 주어지면 성공 확률은 는 가 가장 가능성이 높은 결정적으로 출력 할 때 포인트 단위로 최대화됩니다 .E y [ ∑ x Pr ( X = x ∣ Y = y ) Pr ( P ( y ) = x ) ] P ( y ) xPEy[∑xPr(X=x∣Y=y)Pr(P(y)=x)]P(y)x


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그렇다면이 주장에 뒤 따르는 파노의 불평등과 반대되는 양적 진술이 있습니까?
— mobius

양적으로 무엇을 의미합니까? 위에서 언급 한 주장은 "상호 정보 있는 채널을 제공 할 때 최대 오류가있는 재구성 절차가 있습니다. "입니다. 1 - 2 I ( X : Y ) - H ( X )I(X:Y)1−2I(X:Y)−H(X)
— Henry Yuen

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좋은 대답과 증거. 따라서 답의 경계는 정의상 이므로 입니다. 이것은 IEEE ISIT 1994에서 Baumer의 연설에서 내가 아는 한 가장 잘 나왔다.I ( X , Y ) = H ( X ) - H ( X | Y )

perr≤1−2I(X;Y)−H(X)=1−2−H(X|Y),(1)
I(X;Y)=H(X)−H(X|Y)

비슷한 맥락에서 여기서 이고 의 Renyi 엔트로피 여기서 이므로 경계 (2)는 (1)보다 빡빡합니다.H α ( Z ) = 1

perr≤1−∑y∈YPY(y)2−H2(X|Y),(2)
Hα(Z)=11−α(∑z∈ZPZ(z)α)
α∈(0,1)∪(1,∞).α=2,
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