描述系统的复杂性：多变量“集合复杂度”与系统生物学的信息基础

上下文依赖性是描述复杂性的核心。基于“集合复杂度”的成对定义，我们使用信息论方法制定了系统复杂性的通用度量。我们从交互信息的概念出发，研究了多变量依赖性的性质。然后，我们提出了一种用于无偏检测多变量依赖性的新度量——“微分交互信息”。该量对于两个变量简化为先前提出的作为生物系统中上下文依赖性信息度量的成对“集合复杂度”。我们在此将其推广到任意数量的变量。“微分交互信息”的关键极限性质是推广的关键。该度量扩展了先前关于生物信息的想法，并为研究复杂性提供了更精细的基础。“微分交互信息”的性质也提出了数据分析的新方法。给定系统测量的数据集，微分交互信息可以提供集体依赖性的度量，该度量可以用描述复杂系统交互模式的超图来表示。我们使用模拟数据集研究了这种分析。广义集合复杂度度量、多变量依赖性分析和超图的结合是我们的核心结果。虽然我们的重点是复杂的生物系统，但我们的结果适用于任何复杂系统。