Аннотация:
В статье обсуждается вариационная характеризация консервативной диффузии как градиентного потока энтропии и дается ее вероятностная интерпретация с помощью анализа возмущений на основе стохастического исчисления. Р. Джорданом, Д. Киндерлерером и Ф. Отто было показано, что для диффузионных процессов типа Ланжевена–Смолуховского поток Фоккера–Планка вероятностных плотностей максимизирует скорость диссипации относительной энтропии, измеряемой расстоянием, пройденным в окружающем пространстве вероятностных мер с конечными вторыми моментами, в смысле квадратичной метрики Васерштейна. Мы получаем новые, основанные на стохастических процессах, версии этих свойств, справедливые вдоль почти каждой траектории диффузионного движения при обратном течении времени, непосредственно используя методологию теории возмущений. Усредняя наши траекторные результаты относительно меры на пространстве траекторий, мы устанавливаем максимальную скорость диссипации энтропии вдоль потока Фоккера–Планка и точно измеряем отклонение от этого максимума, соответствующее любому заданному возмущению. Как следствие нашего траекторного подхода мы выводим HWI-неравенство, связывающее относительную энтропию (H), расстояние Васерштейна (W) и относительную информацию Фишера (I).
Ключевые слова:
относительная энтропия, метрика Васерштейна, информация Фишера, оптимальный транспорт, градиентный поток, диффузионные процессы, обращение времени.
I.~Karatzas acknowledges support from the National Science Foundation (NSF) under grants NSF-DMS-14-05210 and NSF-DMS-20-04997. W.~Schachermayer and B.~Tschiderer acknowledge support by the Austrian Science Fund (FWF) under grant P28661. W.~Schachermayer additionally appreciates support by the Vienna Science and Technology Fund (WWTF) through projects MA14-008 and MA16-021. Much of this work was done during a~semester-long visit by W.~Schachermayer at the Department of Mathematics, Columbia University, supported by a~ Minerva Foundation Fellowship.
Поступила в редакцию: 19.05.2021 Принята в печать: 06.07.2021
Образец цитирования:
I. Karatzas, W. Schachermayer, B. Tschiderer, “A trajectorial approach to the gradient flow properties of Langevin–Smoluchowski diffusions”, Теория вероятн. и ее примен., 66:4 (2021), 839–888; Theory Probab. Appl., 66:4 (2022), 668–707