Negentropia
Il concetto di negentropia (o entropia negativa, o sintropia, o NiroEntropia), applicato a un sistema vivente, si riferisce all'entropia che il sistema esporta per mantenere bassa la propria entropia. L'espressione "entropia negativa" e il relativo concetto furono introdotti da Erwin Schrödinger nel suo libro divulgativo del 1943 What is Life?[1] Fu Léon Brillouin, successivamente, ad abbreviare l'espressione in negentropy[2][3] (da neg(ative) entropy[4]) per esprimerla in un modo più "positivo": per un sistema vivente, anziché dire che esporta entropia, si potrà equivalentemente dire che importa e accumula negentropia[5]. Nel 1974, Albert Szent-Györgyi propose di sostituire negentropy con syntropy (sintropia), un termine coniato negli anni quaranta dal matematico Luigi Fantappiè, che cercò di costruire una teoria unificata della fisica e della biologia. L'architetto Buckminster Fuller cercò di divulgare l'uso di sintropia, ma negentropia rimane comune.
In un'annotazione a What is Life?, Schrödinger spiegò cosa intendesse con l'espressione "entropia negativa".
| « [...] se avessi voluto rivolgermi solo a loro [i fisici], avrei piuttosto dovuto incentrare la discussione sull'energia libera. È la nozione più familiare in questo contesto. Ma questo termine altamente tecnico sembrava linguisticamente troppo affine a energia per mettere sull'avviso, il lettore medio, riguardo al contrasto tra le due cose. » |
Nel 2009, Mahulikar e Herwig ridefinirono la negentropia di un sotto-sistema dinamicamente ordinato come lo specifico deficit di entropia del sotto-sistema ordinato rispetto al caos circostante.[6] Così, la negentropia si misura in [J/kg-K] quando la definizione si basa sull'entropia specifica per unità di massa, e [K-1] quando la definizione si basa sull'entropia specifica per unità di energia. Questa definizione permette:
- la rappresentazione termodinamica indipendente dalla scala dell'esistenza dell'ordine dinamico;
- la formulazione di principi fisici esclusivamente per l'esistenza e l'evoluzione di ordini dinamici,
- un'interpretazione matematica.
Indice |
Teoria dell'informazione[modifica]
In informatica e statistica, la negentropia è un'unità di misura per la quantificazione di non-gaussianità. La misura è anche nota con il termine entropia differenziale.
La negentropia (solitamente indicata con N) rappresenta la variazione dell'entropia, in modo da essere nulla nel caso in cui venga applicata ad una variabile con densità di probabilità gaussiana, e sempre non negativa, altrimenti.
La sua definizione è : N(y)=H(y_gauss) - H(y) , dove y_gauss rappresenta una variabile aleatoria con distribuzione gaussiana e matrice di covarianza della variabile oggetto di studio y. La negetropia è quindi sempre non negativa.
La negentropia gode della proprietà di essere invariante alle trasformazioni lineari.
La negentropia nell'ICA[modifica]
La negentropia si è detto è una misura di non-gaussianità. Renderla massima, è usata nell'Analisi delle componenti indipendenti per riuscire a risolvere problemi di blind source separation, ovvero riuscire a scomporre "alla cieca" n segnali sorgenti, ovvero n componenti indipendenti.
Spesso negli algoritimi ICA, la negentropia viene approssimata con una funzione che utilizza la curtosi, come nell'algoritmo FastICA.
Note[modifica]
- ^ Erwin Schrödinger, What is Life - the Physical Aspect of the Living Cell, Cambridge University Press, 1944
- ^ Leon Brillouin: (1953) "Negentropy Principle of Information", J. of Applied Physics, v. 24(9), pp. 1152-1163
- ^ Léon Brillouin, La science et la théorie de l'information, Masson, 1959
- ^ neġentropìa, dal Vocabolario Treccani on line, Istituto dell'Enciclopedia italiana
- ^ Mae-Wan Ho, What is (Schrödinger's) Negentropy?, Bioelectrodynamics Laboratory, Open university Walton Hall, Milton Keynes
- ^ Mahulikar, S.P. & Herwig, H.: (2009) "Exact thermodynamic principles for dynamic order existence and evolution in chaos", Chaos, Solitons & Fractals, v. 41(4), pp. 1939-1948
