非对角噪声与切换环境随机系统中的信息干涉现象

自然系统中的随机力 rarely isotropic。从水动力学耦合的胶体粒子到化学反应网络，噪声贡献本质上是相关的。伴随内部相互作用和变化的环境，它们塑造了真实系统各自由量之间的依赖关系，量化为其互信息。在本工作中，我们关注具有非对角噪声矩阵和随机切换环境的线性化随机系统。我们研究了它们的存在如何导致信息干涉的出现，以至于总互信息不能仅从确定性相互作用、噪声各向异性和环境切换的贡献之和来表示。我们识别出两种信息干涉的来源：一种是静态项，源于确定性耦合和噪声各向异性的共存；另一种是动态项，源于内部过程与环境切换之间的相互作用。我们随后将此框架应用于不同物理系统。在温度切换的存在下，互信息可准确地分离为内部和环境贡献。当噪声各向异性源于水动力相互作用时，我们发现共享流体的存在要么掩盖来自非保守力的信息，要么增强该信息，具体取决于其非互惠性程度。最后，在燃料驱动的化学反应网络中，我们表明信息干涉由非平衡驱动控制。这些结果建立了关于各向异性噪声和环境可变性如何塑造随机系统中统计依赖性的一般信息论视角。