11、什麼是熵

從名字上來看,熵給人一種很玄乎,不知道是啥的感覺。其實,熵的定義很簡單,即用來表示隨機變量的不確定性。之所以給人玄乎的感覺,大概是因爲爲何要取這樣的名字,以及怎麼用。
    熵的概念最早起源於物理學,用於度量一個熱力學系統的無序程度。在信息論裏面,熵是對不確定性的測量。

熵的引入
    事實上,熵的英文原文爲entropy,最初由德國物理學家魯道夫·克勞修斯提出,其表達式爲:

它表示一個系統在不受外部干擾時,其內部最穩定的狀態。後來一中國學者翻譯entropy時,考慮到entropy是能量Q跟溫度T的商,且跟火有關,便把entropy形象的翻譯成“熵”。
    我們知道,任何粒子的常態都是隨機運動,也就是"無序運動",如果讓粒子呈現"有序化",必須耗費能量。所以,溫度(熱能)可以被看作"有序化"的一種度量,而"熵"可以看作是"無序化"的度量。
    如果沒有外部能量輸入,封閉系統趨向越來越混亂(熵越來越大)。比如,如果房間無人打掃,不可能越來越乾淨(有序化),只可能越來越亂(無序化)。而要讓一個系統變得更有序,必須有外部能量的輸入。

1948年,香農Claude E. Shannon引入信息(熵),將其定義爲離散隨機事件的出現概率。一個系統越是有序,信息熵就越低;反之,一個系統越是混亂,信息熵就越高。所以說,信息熵可以被認爲是系統有序化程度的一個度量。

 

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