7
Ngưỡng Sai số và Giới hạn của Thông tin
HYC-1979Lesson 2: Catalytic, Which, System
00:00

Chọn lọc chỉ có thể bảo toàn một thông điệp khi quá trình sao chép tái tạo thông điệp đó đủ chính xác. ngưỡng sai số biến trực giác này thành một tiêu chí sắc bén: nó phân tách chế độ mà ở đó một loài gần như (quasi-species) vẫn khu trú quanh chuỗi chủ của nó khỏi chế độ mà ở đó áp lực đột biến làm phân tán hoàn toàn thông tin được lưu trữ.

Ngưỡng Sai số: Độ chính xác toàn chuỗi so với Tốc độ đột biếnQm = qm giảm dần khi tốc độ sai số tăng lên; khi vượt qua Qmin = σm⁻¹ sẽ kích hoạt thảm họa sai số.độ chính xác toàn chuỗi Qm = qmtốc độ đột biến / sai số (1 − q)Qmin = σm−1Qm > Qminloài gần như vẫn khu trúthông tin được duy trìQm < Qminthảm họa sai sốđám mây đột biến bị phân tántốc độ sai số tới hạn

Độ chính xác Toàn chuỗi, Không phải Độ chính xác Từng Base

  • là xác suất sao chép chính xác toàn bộ chuỗi có độ dài m trong một vòng tái tạo. Với sai số độc lập theo từng vị trí, nó phân tích thành tích số như sau, trong đó q là độ chính xác theo từng vị trí.
  • Vì độ chính xác nhân lên theo số vị trí, nó giảm theo hàm mũ khi độ dài tăng. Chính sự thật đơn giản đó là nguồn gốc của giới hạn thông tin.

Điều kiện Ngưỡng

  • Chuỗi chủ chỉ được duy trì khi −1, trong đó là ưu thế chọn lọc của chuỗi chủ so với đám mây đột biến của nó.
  • Tại hệ ở trạng thái biên; dưới ngưỡng đó, chọn lọc không còn giữ được chuỗi chủ trước sự thoái hóa do đột biến.
  • Một ngưỡng không tầm thường đòi hỏi . Ưu thế chọn lọc cao hơn cho phép hoặc độ chính xác thấp hơn hoặc các chuỗi duy trì được dài hơn.

Hai Chế độ

  • Dưới ngưỡng sai số: loài gần như vẫn khu trú quanh chuỗi chủ, và thông tin được giữ lại.
  • Trên ngưỡng sai số: đám mây đột biến bị phân tán — thảm họa sai số — và nội dung thông tin bị mất.

Giới hạn Thông tin

Đặt bằng −1 và giải theo độ dài, ta thu được lượng thông tin tối đa có thể duy trì một cách tái lặp:

/ (−ln q)    or, for , .

Do đó, lượng thông tin duy trì được chỉ tăng theo hàm lôgarit theo ưu thế chọn lọc, đồng thời tỉ lệ nghịch với tốc độ sai số theo từng vị trí. Việc gấp đôi chỉ thêm vào tử số.

Ví dụ Minh họa

Với và , việc sao chép độc lập theo từng vị trí cho / (−ln 0.99) ≈ base. Việc tăng độ chính xác hoặc ưu thế chọn lọc đều mở rộng giới hạn này.

Phạm vi của Tiêu chí
Điều kiện −1 là một kết quả trường trung bình tất định, được suy ra cho tổ chức tổng thể không đổi. Các quần thể hữu hạn, sự trôi dạt và các hiệu ứng ngẫu nhiên có thể làm mờ hoặc dịch chuyển ngưỡng sắc nét, vì vậy các hệ gần ngưỡng nên được xem là ở biên thay vì đơn giản là an toàn hay diệt vong.