[論文レビュー] A free energy principle for a particular physics

Karl Friston|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2019

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics参考文献 197被引用数 234

ひとこと要約

本論文は、Markov blankets が自由エネルギー原理の枠組みを可能にする理論を概説し、内部状態を外部状態についての推論として解釈するベイズ力学を提案し、自由エネルギー原理の下で量子力学、統計力学、古典力学を結びつける。

ABSTRACT

This monograph attempts a theory of every 'thing' that can be distinguished from other things in a statistical sense. The ensuing statistical independencies, mediated by Markov blankets, speak to a recursive composition of ensembles (of things) at increasingly higher spatiotemporal scales. This decomposition provides a description of small things; e.g., quantum mechanics - via the Schrodinger equation, ensembles of small things - via statistical mechanics and related fluctuation theorems, through to big things - via classical mechanics. These descriptions are complemented with a Bayesian mechanics for autonomous or active things. Although this work provides a formulation of every thing, its main contribution is to examine the implications of Markov blankets for self-organisation to nonequilibrium steady-state. In brief, we recover an information geometry and accompanying free energy principle that allows one to interpret the internal states of something as representing or making inferences about its external states. The ensuing Bayesian mechanics is compatible with quantum, statistical and classical mechanics and may offer a formal description of lifelike particles.

研究の動機と目的

• Markov blankets を介して統計的観点で区別される万物理論を動機付ける。
• スケールを横断する ensembles の再帰的組成が小規模・大規模の物理的記述を生み出す。
• autonomous または active entities に対する Bayesian mechanics を導入し、それを nonequilibrium steady state における自己組織化に関連づける。

提案手法

• 情報幾何学的見解を開発し、free energy principle へと導く。
• Markov blankets 内で内部状態が外部状態を表現したり推定したりできることを示す。
• 量子力学、統計力学、古典力学と整合する Bayesian mechanics を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Markov blankets はスケールを横断する物理系の普遍的な統計的分解を支援できるか？
• RQ2 Bayesian mechanics を介した free energy principle が nonequilibrium steady state での自己組織化をどう説明するか？
• RQ3 量子力学的、統計的、古典的レジームを横断して内部状態が外部状態についての推論としてどのように解釈できるのか？

主な発見

• Markov blankets に基づく統一的な情報幾何学的枠組みを提案する。
• 内部状態が外部状態についての推論を符号化できる free energy principle を導出する。
• Bayesian mechanics が量子力学的、統計的、古典的記述と適合することを示す。