[논문 리뷰] A free energy principle for a particular physics

Karl Friston|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 24.

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics참고 문헌 197인용 수 234

한 줄 요약

논문은 마르코프 블랭킷이 내적 상태를 외부 상태에 대한 추론으로 해석하는 베이지안 메커니즘 프레임워크를 가능하게 하는 이론을 제시하며, 자유에너지 원칙 아래 양자, 통계, 고전 역학을 연결한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 마르코프 블랭킷을 통해 통계적으로 구분된 모든 것의 이론을 모티브화한다.
• 스케일 간 앙상블의 재귀적 구성으로 작고 큰 규모의 물리적 설명이 어떻게 유도되는가?
• 자율적이거나 능동적 존재를 위한 베이지안 메커니즘을 도입하고 비평형 정상상태에서의 자기조직화와의 관계를 다룬다.

제안 방법

• 자유 에너지 원칙으로 이르는 정보 기하학적 관점을 개발한다.
• 마르코프 블랭킷 내에서 내부 상태가 외부 상태를 표현하거나 추론할 수 있음을 보인다.
• 베이지안 메커니즘을 도출하여 양자, 통계, 고전 역학과 호환된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마르코프 블랭킷이 스케일 전반에 걸친 물리적 시스템의 보편적 통계적 분해를 지지할 수 있는가?
• RQ2 베이지안 메커니즘을 통한 자유 에너지 원칙은 비평형 정상상태에서의 자기조직화를 어떻게 설명하는가?
• RQ3 내부 상태를 양자, 통계, 고전 규범 전반에 걸쳐 외부 상태에 대한 추론으로 해석할 수 있는지 어떤 의미에서?

주요 결과

• 마르코프 블랭킷에 기초한 통합 정보 기하학적 프레임워크를 제안한다.
• 내부 상태가 외부 상태에 대한 추론을 인코딩하도록 하는 자유 에너지 원칙을 유도한다.
• 베이지안 메커니즘이 양자, 통계, 고전 설명과의 호환성을 보인다.