充分统计量在随机热力学中的作用及其对感觉适应的启示
统计力学
2018-04-11 v4 生物物理
分子网络
摘要
充分统计量是统计学中的一个重要概念，意指拥有推断任务所需充足信息的概率变量。我们研究充分统计量及相关量在随机热力学中的作用。具体而言，我们证明对于一般的连续时间二分网络，充分统计量的存在意味着称为感觉容量的信息量取最大值。由于最大感觉容量施加了能效不能超过二分之一的约束，我们的结果意味着充分统计量的存在不可避免地伴随能量耗散。我们还表明，在线性 Langevin 系统的特定参数区域内，存在最优噪声强度，在该强度下感觉容量、信息-热力学效率与总熵产生同时达到最优。我们将一般结果应用于 E. Coli 的感觉适应模型，发现采用实验上现实的参数时感觉容量近乎最大，表明 E. Coli 以能量耗散为代价近似实现了信号转导中的充分统计量。
引用
@article{arxiv.1711.00264,
title = {Role of sufficient statistics in stochastic thermodynamics and its implication to sensory adaptation},
author = {Takumi Matsumoto and Takahiro Sagawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.00264},
year = {2018}
}