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最大信息熵原理与群体遗传平衡 总被引:29,自引:0,他引:29
建立了用最大信息熵原理推导群体遗传平衡定律的统一数学模型,并给出了模型的统一解,此解正是Hardy-Weinberg定律所给出的平衡群体的基因型频率,说明当群体信息熵达到最大时,群体基因型频率不再变化,即达到“平衡”。这证明了最大熵分布就是Hardy-Weinberg平衡分布。Hardy-Weinberg平衡定律与最大信息熵原理的内在一致性说明,杂交和随机交配是一个不可逆过程,使群体基因型信息熵增大,无序性增,是选择和近亲交配使群体的信息熵降低,有序性增加,育种过程实际就是调节群体信息熵的过程。过程信息熵的含义是表示一个概率分布的不确定性,最大熵原理意味着在一定的约束条件,选择具有最大不确定性的分布,从而其分布是最为随机的。最大熵原理在信息,工程,天文,地理,图像处理,模式识别等自然科学和社会科学领域都有广泛的成功应用,本文从群体遗传学角度证明了这一原理具有普遍适用性。熵是描述系统状态的函数,而最大熵原理则表明了系统发展变化的趋势,系统的最终状态必然是熵增加至最大值的状态,对于任何系统都是如此。因此,群体遗传系统的平衡定律可以统一用最大熵原理进行判定和描述;任意群体的基因型信息熵在随机交配世代传递时有不断增加的趋势;在一定约束条件下基因型信息熵达到最大值时,就称之为达到遗传平衡。本文将信息论原理应用于群体遗传学研究,揭示了基因信息熵的生物学意义,并表明可以用信息学和控制论的原理和方法来研究群体遗传学问题。 相似文献
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介绍了熵与生物进化两个概念间的辩证统一关系,重点讨论了Brooks-Wiley理论,该理论认为"生物进化是熵增加过程",同时又是复杂性、组织性和秩序性都不断增加的进程. 相似文献
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<正>前文提到,克劳修斯(Rudolf Julius Emanuel Clausius,1822-1888)于1850年提出热力学第二定律的表述——热不可能从低温物体流向高温物体而不产生任何其他的影响,突出了热传导的不可逆性。在此基础上,他率先发现了当时的同业学者期望找到的以建立一个普适的判据来判断自发过程进行方向的物理量,即后来定名为熵的状态参量。在1865年发表的《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》论文中,他把这一新的状态参量正式定名为熵。 相似文献
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海洋生物多样性:为什么存在高的多样性? 总被引:1,自引:0,他引:1
海洋是地球生命的摇篮.生命的各种形式,从最早的原始细胞直到我们人类,都和海洋密切相关.海洋孕育着无穷的神秘和惊奇.自然界的物理系统是个熵增的过程,系统在孤立情况下总是自动地趋向于混乱与无序.恰恰相反的是生物的有序进化,趋向熵减,趋向混沌,这也是生物多样性的基础. 相似文献
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熵变视角的吉林省城市化与生态环境的耦合关系判别 总被引:5,自引:3,他引:2
借鉴热力学第二定律中的熵变方程原理,结合熵值法和PSE模型,对2001—2011年吉林省城市化发展与生态环境效益的耦合关系模式展开分析.结果表明: 研究期间,吉林省城市化发展脱离了正常的演进轨道,经济城市化和空间城市化主宰了整个城市化过程,而过于忽视“人”的城市化,且资源(这里主要指土地资源)粗放、低效投入特征明显;基于PSE模型的生态环境水平,无论是压力指数、敏感性指数、弹性指数,还是综合水平在研究期间都得到了长足的增长,且都呈现出明显的阶段性特征,即先升后降再升;城市化系统的总熵值一直小于0,表现为一条不平稳的上升曲线;生态环境的总熵值时正时负,其中,2003、2006、2010、2011年是“拐点”,映射出生态环境系统是一条不平稳的波浪形曲线,时升时降;城市化子系统与生态环境子系统交互耦合的总熵值具有与生态环境子系统总熵值相似的变化趋势,即具有相同的“拐点”和曲线形状,且其“拐点”对应的演化模式是拮抗型耦合关系演化模式,其余年份对应的是协调型耦合关系演化模式. 相似文献
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本文从物质和能量交换的角度,运用非平衡态热力学超熵产生理论,分析了寒害定态的稳定性,并建立了超熵产生判据.理论分析所得的结论与实验结果基本相符. 相似文献
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伴随着社会经济的发展,社会公平逐渐成为热点话题。社会公平问题不但体现在社会现象上,还对生态系统起着重要的影响。通过构建资本交换自主体模型,模拟社会财富分配动态过程,可观测资本交换熵指数变化情况,从而解释熵增原理。除此以外,不同系统的最终状态能达到的最大熵指数不同,用熵增原理与本文构建的最大熵指数模型可以对系统的生态公平进行纵向或横向评价。构建的资本交换熵模型也可以证明最大熵原理,同时,财富集中的现象将会使生态环境的选择权完全交予富人群体,影响可持续发展。 相似文献