論文の概要: Inferring entropy production in many-body systems using nonequilibrium MaxEnt

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10444v1
• Date: Thu, 15 May 2025 16:05:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.401926
• Title: Inferring entropy production in many-body systems using nonequilibrium MaxEnt
• Title（参考訳）: 非平衡MaxEntを用いた多体系における推論エントロピー生成
• Authors: Miguel Aguilera, Sosuke Ito, Artemy Kolchinsky,
• Abstract要約: 本稿では,多体システムやメモリの長い非マルコフシステムを含む高次元生産システムにおいて,エントロピー(EP)を推定する方法を提案する。 エントロピー原理の双対類似性を利用して, 軌道レベルEPと最大値以下を平均EPで推定する。 本研究では,1000スピンの非平衡スピンモデルと大規模なニューラルスパイク訓練データセットを用いて,その数値性能を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6632353937719804
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a method for inferring entropy production (EP) in high-dimensional stochastic systems, including many-body systems and non-Markovian systems with long memory. Standard techniques for estimating EP become intractable in such systems due to computational and statistical limitations. We infer trajectory-level EP and lower bounds on average EP by exploiting a nonequilibrium analogue of the Maximum Entropy principle, along with convex duality. Our approach uses only samples of trajectory observables (such as spatiotemporal correlation functions). It does not require reconstruction of high-dimensional probability distributions or rate matrices, nor any special assumptions such as discrete states or multipartite dynamics. It may be used to compute a hierarchical decomposition of EP, reflecting contributions from different kinds of interactions, and it has an intuitive physical interpretation as a thermodynamic uncertainty relation. We demonstrate its numerical performance on a disordered nonequilibrium spin model with 1000 spins and a large neural spike-train dataset.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,多体システムやメモリの長い非マルコフシステムを含む高次元確率系におけるエントロピー生成(EP)を推定する手法を提案する。 EPを推定する標準的な技術は、計算量や統計量の制限により、そのようなシステムでは難解になる。 我々は、凸双対性とともに最大エントロピー原理の非平衡類似性を利用することにより、平均EP上での軌道準位EPと下界を推定する。 提案手法では, 軌跡可観測関数のサンプルのみを用いる(時空間相関関数など)。 高次元の確率分布やレート行列の再構成や離散状態や多重粒子動力学のような特別な仮定は不要である。 EPの階層的な分解を計算し、様々な種類の相互作用からの貢献を反映し、熱力学的不確実性関係として直感的な物理的解釈を持つ。 本研究では,1000スピンの非平衡スピンモデルと大規模なニューラルスパイク訓練データセットを用いて,その数値性能を実証する。

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