# ESC-EXP-25：Minimal Provenance Coding for Recoverability

**系列：** Extensional Structural Convergence — Experimental Phase  
**文件編號：** ESC-EXP-25  
**版本：** v0.1  
**日期：** 2026-09-23  
**前置：** ESC-00 ～ ESC-06、ESC-EXP-00 ～ ESC-EXP-24  
**狀態：** Information-Theoretic Provenance Coding Experiment

**作者：** Neo.K  
**機構：** EveMissLab／一言諾科技有限公司  

---

## 摘要

ESC-EXP-24 已經建立：

$$
\boxed{
\mathcal P_0
\leftarrow
M_H
\leftarrow
M_C
\leftarrow
O
}
$$

的 multi-tier recoverability architecture。

但 EXP-24 的 storage proxy 仍然非常粗：

$$
|M_C|-|M_H|.
$$

也就是：

> Cold 比 Hot 多幾個 partition blocks，就把它當成多少 storage cost。

這個量可以用來做 finite structural optimization，但它不是資訊量。

本輪正式改成資訊論版本。

令：

$$
S
$$

為 underlying atomic mechanism state，

$$
H=h(S)
$$

為 Hot class，

$$
C=c(S)
$$

為 finer Cold backing class，

且：

$$
C\preceq H.
$$

那麼在 Hot class 已知的前提下，要精確恢復 Cold class所需的最低 asymptotic average provenance rate為：

$$
\boxed{
P(H\rightarrow C)
=
H(C\mid H).
}
$$

如果 Cold 已經是 atomic backing：

$$
C=S,
$$

則：

$$
\boxed{
P(H\rightarrow S)
=
H(S\mid H).
}
$$

也就是：

> **Hot representation 已經知道之後，還差多少 bits 才能完全恢復 underlying atomic identity。**

本輪得到幾個非常乾淨的結果。

### Uniform Prior

目前 H4 active partition：

$$
4
$$

個 blocks，而且每個 block 都恰好包含：

$$
2
$$

個 equiprobable atomic states。

所以：

$$
\boxed{
H(S\mid H4)
=
1\text{ bit/state}.
}
$$

換句話說：

> H4 表面上從 8 states 壓到 4 classes，但要保留 universal recoverability，Cold provenance其實只需要額外保存 1 bit/state。

### Skewed Prior

同一個 H4 partition：

$$
\boxed{
H(S\mid H4)
=
0.811278124459
\text{ bits/state}.
}
$$

所以 block-count：

$$
+4
$$

完全不能直接理解成「需要 4 個 units 的 information」。

真正 Shannon lower bound只有：

$$
0.811278
$$

bits/state。

更重要的是：

H4→H6：

$$
+2\text{ blocks}
$$

需要：

$$
\boxed{
0.278661395441
\text{ bits/state},
}
$$

而 H6→H8：

同樣：

$$
+2\text{ blocks}
$$

卻需要：

$$
\boxed{
0.532616729018
\text{ bits/state}.
}
$$

所以：

$$
\boxed{
\text{same block increment}
\neq
\text{same information increment}.
}
$$

這正式推翻把：

$$
|M_C|-|M_H|
$$

當成資訊量的解讀。

---

# 1. Runtime

EXP-25 regression：

```text
7 passed
```

測試包含：

- uniform H4→H8 精確需要 1 bit；
- staged entropy coding滿足 chain rule；
- uniform 的四種 H5 single-split 都是 0.25 bit；
- skewed prior下四個 H5 split具有不同資訊價值；
- conditional Huffman長度不低於 entropy lower bound且小於 $H+1$ ；
- atomic Cold backing residual uncertainty為 0；
- H4 refinement menu共有：
  $$
  16
  $$
  個 partitions。

---

# 2. Provenance Code

假設存在 residual provenance code：

$$
Z.
$$

而 Cold class可以由：

$$
(H,Z)
$$

精確重建：

$$
C
=
f(H,Z).
$$

那麼：

$$
H(C\mid H,Z)
=
0.
$$

由資訊論基本不等式：

$$
\boxed{
H(C\mid H)
\le
H(Z\mid H)
\le
H(Z).
}
$$

所以：

$$
\boxed{
H(C\mid H)
}
$$

是任何 exact provenance representation 的資訊下限。

---

# 3. Asymptotic Achievability

對 i.i.d. state sequence：

$$
S_1,\dots,S_n,
$$

條件 source coding可以讓 average rate逼近：

$$
\boxed{
H(C\mid H).
}
$$

因此本輪把：

$$
H(C\mid H)
$$

稱為：

$$
\boxed{
\text{Minimal Provenance Rate}.
}
$$

這是 asymptotic average quantity。

---

# 4. One-Shot Prefix Coding 與 Shannon Limit 不同

若每個 state 都必須單獨使用 instantaneous binary prefix code，

實際 expected code length：

$$
L_{\mathrm{prefix}}
$$

一般滿足：

$$
\boxed{
H(C\mid H)
\le
L_{\mathrm{prefix}}
<
H(C\mid H)+1.
}
$$

所以：

- Shannon entropy：理想長期 compression lower bound；
- Huffman：one-shot prefix coding；
- fixed-width tag：最簡單 runtime implementation。

三者不能混為同一個成本。

---

# 5. Canonical H4 Partition

目前 active / Hot H4：

$$
\boxed{
\{
\{\varnothing,G\},
\{D,DG\},
\{T,TG\},
\{TD,TDG\}
\}.
}
$$

所以每個 Hot class仍保留一個 binary unresolved distinction。

---

# 6. Uniform H4 Entropy

Atomic state：

$$
S
$$

uniform於 8 states。

所以：

$$
H(S)
=
\boxed{
3\text{ bits}.
}
$$

H4 有 4 equiprobable classes：

$$
H(H4)
=
\boxed{
2\text{ bits}.
}
$$

因此：

$$
\boxed{
H(S\mid H4)
=
3-2
=
1\text{ bit}.
}
$$

---

# 7. H4→H8 Universal Cold

Cold：

$$
H8
=
S.
$$

所以：

$$
\boxed{
P(H4\rightarrow H8)
=
1\text{ bit/state}.
}
$$

而且每個 Hot block正好只有兩種 Cold child states。

因此：

$$
\boxed{
L_{\mathrm{Huffman}}
=
1.
}
$$

fixed-width tag也：

$$
\boxed{
1\text{ bit}.
}
$$

這個 case 沒有 coding overhead。

---

# 8. EXP-24 Block Proxy vs 真實 Bits

EXP-24 會說：

$$
H4\rightarrow C8:
\quad
+4\text{ blocks}.
$$

EXP-25 現在說：

$$
\boxed{
+4\text{ blocks}
\longrightarrow
1\text{ bit/state}
}
$$

在 uniform prior 下。

所以：

$$
\boxed{
\text{block count}
}
$$

只是結構複雜度 proxy，

不是 storage information。

---

# 9. Uniform H4→H6

Known-support H6：

$$
\boxed{
\{
\{\varnothing,G\},
D,
T,
DG,
\{TD,TDG\},
TG
\}.
}
$$

它把 H4 的四個 binary ambiguities拆掉其中兩個。

所以：

$$
H(H6)
=
\boxed{
2.5\text{ bits}.
}
$$

因此：

$$
\boxed{
H(H6\mid H4)
=
0.5\text{ bit}.
}
$$

---

# 10. Uniform H6→H8

剩餘兩個 binary ambiguities：

$$
\{\varnothing,G\},
$$

$$
\{TD,TDG\}.
$$

再拆開需要：

$$
\boxed{
0.5\text{ bit}.
}
$$

所以：

$$
\boxed{
0.5+0.5=1.
}
$$

---

# 11. Provenance Chain Rule

對 nested partitions：

$$
H
\leftarrow
C
\leftarrow
S,
$$

有：

$$
\boxed{
H(S)
=
H(H)
+
H(C\mid H)
+
H(S\mid C).
}
$$

因此：

$$
\boxed{
H(S\mid H)
=
H(C\mid H)
+
H(S\mid C).
}
$$

這可以解讀成：

> Hot 尚未解決的 atomic uncertainty，被分成「Cold 已保存的 provenance」與「Cold 之後仍未保存的 residue」。

---

# 12. Provenance Conservation Law

定義：

$$
P_C
=
H(C\mid H)
$$

為 stored provenance，

$$
R_C
=
H(S\mid C)
$$

為 residual atomic uncertainty。

則：

$$
\boxed{
P_C+R_C
=
H(S\mid H).
}
$$

在 ideal Shannon coding 下：

> 每多保存 1 bit provenance，就精確減少 1 bit unrecoverable residual uncertainty。

---

# 13. Uniform Provenance Ladder

H4：

$$
P=0,
\quad
R=1.
$$

H6：

$$
P=0.5,
\quad
R=0.5.
$$

H8：

$$
P=1,
\quad
R=0.
$$

所以：

$$
\boxed{
(0,1)
\rightarrow
(0.5,0.5)
\rightarrow
(1,0).
}
$$

這是 recoverability 的資訊論版直線 frontier。

---

# 14. Skewed Prior

本輪第二個 prior沿用 EXP-17 的 skewed 8-state distribution。

Atomic entropy：

$$
\boxed{
H(S)
=
2.655447146846
\text{ bits}.
}
$$

H4 entropy：

$$
\boxed{
H(H4)
=
1.844169022387
\text{ bits}.
}
$$

所以：

$$
\boxed{
H(S\mid H4)
=
0.811278124459
\text{ bits}.
}
$$

---

# 15. Skewed H4→H8

Shannon minimal provenance：

$$
\boxed{
0.811278124459
\text{ bits/state}.
}
$$

但是每個 Hot block仍然含兩個 possible atoms。

所以 one-shot binary prefix code仍至少要：

$$
\boxed{
1\text{ bit}
}
$$

每個 state。

因此：

$$
\boxed{
L_{\mathrm{Huffman}}
=
1.
}
$$

coding overhead：

$$
\boxed{
1
-
0.811278124459
=
0.188721875541
\text{ bits/state}.
}
$$

---

# 16. Block Coding 的意義

這個：

$$
0.188722
$$

不是「不可避免的資訊」。

它是：

> one-shot prefix constraint 相對 asymptotic Shannon coding 的 overhead。

如果允許長 block arithmetic / entropy coding，

average rate可以逼近：

$$
0.811278.
$$

所以 multi-tier provenance runtime還要區分：

$$
\boxed{
\text{logical information requirement}
}
$$

與：

$$
\boxed{
\text{coding-format overhead}.
}
$$

---

# 17. Skewed H4→H6

同樣：

$$
+2\text{ blocks}.
$$

但 minimal provenance只有：

$$
\boxed{
0.278661395441
\text{ bits}.
}
$$

Huffman：

$$
\boxed{
0.343484419263.
}
$$

residual atomic uncertainty：

$$
\boxed{
0.532616729018.
}
$$

---

# 18. Skewed H6→H8

也是：

$$
+2\text{ blocks}.
$$

但資訊量：

$$
\boxed{
0.532616729018
\text{ bits}.
}
$$

Huffman：

$$
\boxed{
0.656515580737.
}
$$

所以同樣：

$$
+2
$$

blocks，

後半段資訊量幾乎是前半段：

$$
\boxed{
1.91\times
}
$$

左右。

---

# 19. Staged Shannon Coding 不增加總 Bits

Skewed：

$$
H(H6\mid H4)
=
0.278661395441,
$$

$$
H(H8\mid H6)
=
0.532616729018.
$$

相加：

$$
\boxed{
0.811278124459.
}
$$

正好等於：

$$
H(H8\mid H4).
$$

所以：

$$
\boxed{
\text{ideal provenance staging does not change total Shannon information}.
}
$$

它只改變：

- 哪些 bits 在哪一 tier；
- 何時讀；
- latency；
- coding organization。

---

# 20. 本 Canonical Chain 的 Huffman 也沒有額外 Staging Penalty

本例：

$$
L(H4\rightarrow H6)
=
0.343484419263,
$$

$$
L(H6\rightarrow H8)
=
0.656515580737.
$$

相加：

$$
\boxed{
1.
}
$$

direct H4→H8 Huffman：

$$
\boxed{
1.
}
$$

所以 canonical chain：

$$
\boxed{
\text{Huffman staging overhead}=0.
}
$$

這不是一般 theorem。

只是本 finite pair-split geometry 的特殊結果。

---

# 21. H4 的四個 Binary Distinctions

H4 有四個 pair blocks：

$$
B_1
=
\{\varnothing,G\},
$$

$$
B_2
=
\{D,DG\},
$$

$$
B_3
=
\{T,TG\},
$$

$$
B_4
=
\{TD,TDG\}.
$$

把其中任意一個 pair拆開：

$$
4\rightarrow5
$$

classes。

---

# 22. Uniform Prior：每個 Split 都是 $0.25$ Bit

因每個 H4 pair總 mass：

$$
0.25,
$$

conditional binary entropy：

$$
1.
$$

所以 contribution：

$$
0.25\times1
=
\boxed{
0.25\text{ bit}.
}
$$

四組完全相同。

---

# 23. Skewed Prior：同樣 +1 Class，資訊量完全不同

實測：

### Split $\{T,TG\}$

$$
\boxed{
0.110602718809
\text{ bits}.
}
$$

### Split $\{TD,TDG\}$

$$
\boxed{
0.162887640428
\text{ bits}.
}
$$

### Split $\{D,DG\}$

$$
\boxed{
0.168058676632
\text{ bits}.
}
$$

### Split $\{\varnothing,G\}$

$$
\boxed{
0.369729088590
\text{ bits}.
}
$$

全部都是：

$$
4\rightarrow5,
$$

但 information gain相差超過：

$$
\boxed{
3.34\times.
}
$$

---

# 24. Block-Count Proxy 正式失效

所以：

$$
\boxed{
\Delta|M|
=
1
}
$$

不能推出：

$$
\boxed{
\Delta I
=
\text{constant}.
}
$$

甚至在完全相同 partition lattice depth 下，

資訊價值仍取決於：

- prior；
- block mass；
- within-block uncertainty。

---

# 25. Immediate Split Value

對 Hot block：

$$
B
$$

若把它拆成 child classes：

$$
B_1,\dots,B_m,
$$

其 provenance information contribution：

$$
\boxed{
V(B)
=
P(B)
H(
B_1,\dots,B_m
\mid B
).
}
$$

所以 split value不是「多一個 block」。

而是：

$$
\boxed{
\text{block probability}
\times
\text{internal conditional entropy}.
}
$$

---

# 26. Distinction Bit Value

因此可以把某個 latent distinction：

$$
d
$$

的 recoverability storage value寫成：

$$
\boxed{
I(d\mid H)
}
$$

或在 pair-split case：

$$
\boxed{
P(B)h_2(p).
}
$$

這開始允許：

> 如果 Cold bit budget有限，優先保存哪些 distinctions？

---

# 27. Budgeted Provenance Selection

若 Cold provenance budget：

$$
B_{\mathrm{cold}}
$$

有限，

理想問題變成：

$$
\boxed{
\max_C
H(C\mid H)
}
$$

subject to：

$$
\boxed{
\operatorname{CodeCost}(C\mid H)
\le
B_{\mathrm{cold}}.
}
$$

等價地：

$$
\boxed{
\min_C
H(S\mid C).
}
$$

也就是在 storage budget內最小化 future unrecoverable residue。

---

# 28. H4 Refinement Menu

H4 有四個 binary pair blocks。

每一組可：

- keep merged；
- split。

所以 refinement menu共有：

$$
\boxed{
2^4
=
16.
}
$$

本輪完整枚舉全部 16 種。

---

# 29. Ideal Provenance Frontier

對任一 refinement：

$$
C,
$$

都有：

$$
\boxed{
H(C\mid H4)
+
H(S\mid C)
=
H(S\mid H4).
}
$$

所以 ideal entropy frontier是一條：

$$
\boxed{
45^\circ
}
$$

資訊守恆線。

在 uniform：

$$
P+R=1.
$$

在 skewed：

$$
\boxed{
P+R
=
0.811278124459.
}
$$

---

# 30. 為什麼還需要 Optimization？

如果 ideal bits與 residual完全一比一，

看起來似乎沒有 optimization。

但真實 runtime還有：

- prefix-code overhead；
- fixed-width overhead；
- random-access constraint；
- tier access cost；
- block alignment；
- update cost；
- future target weighting；
- nonuniform distinction value。

所以真正 planner不是只看 Shannon frontier。

而是：

$$
\boxed{
\text{information value}
\div
\text{physical code cost}.
}
$$

---

# 31. Huffman Efficiency

定義：

$$
\boxed{
\eta_{\mathrm{code}}
=
\frac{
H(C\mid H)
}{
L_{\mathrm{prefix}}
}.
}
$$

對 skewed H4→H8：

$$
\eta_{\mathrm{code}}
=
0.811278.
$$

也就是 one-shot 1-bit residual tag有約：

$$
81.13\%
$$

的 Shannon efficiency。

---

# 32. Provenance Placement 與 EXP-24 的重新解讀

EXP-24：

$$
H4-C8
$$

被視為 Cold多：

$$
4
$$

個 classes。

EXP-25 現在更精確地說：

### Uniform

Cold residual：

$$
\boxed{
1\text{ bit/state}.
}
$$

### Skewed

ideal residual：

$$
\boxed{
0.811278\text{ bits/state}.
}
$$

所以 H4-C8 的 storage economics應該重新以：

$$
\eta_C
\times
H(S\mid H4)
$$

而不是：

$$
\eta_C
\times4
$$

建模。

---

# 33. EXP-24 的 Phase Boundaries 會因此重新縮放

例如 EXP-24：

$$
H4-C8
$$

storage proxy：

$$
4\eta_C.
$$

若改成 ideal uniform code：

$$
\boxed{
1\eta_C^{\mathrm{bit}}.
}
$$

在 skewed prior甚至：

$$
\boxed{
0.811278
\eta_C^{\mathrm{bit}}.
}
$$

因此真正的 tier phase boundaries會依 physical bit cost重新移動。

---

# 34. Structural Cost 與 Information Cost 應分開保存

但這不代表 block count沒用。

Block count仍可能影響：

- index complexity；
- routing table size；
- branching cost；
- number of reconstruction cases；
- metadata overhead。

所以應保存兩個軸：

$$
\boxed{
C_{\mathrm{struct}}
}
$$

與：

$$
\boxed{
C_{\mathrm{info}}.
}
$$

其中：

$$
C_{\mathrm{struct}}
\sim
|M_C|-|M_H|,
$$

$$
C_{\mathrm{info}}
=
H(C\mid H).
$$

---

# 35. Provenance Code 不只是 Raw Bit

Cold provenance可以實現為：

- binary residual；
- entropy-coded residual；
- reversible transform index；
- provenance DAG edge；
- reconstruction seed；
- delta code；
- external pointer。

只要：

$$
(H,Z)
\mapsto C
$$

可恢復，

它都是合法 provenance code。

---

# 36. Provenance Lower Bound 適用所有實現

不論 physical encoding為何，

只要 exact recovery：

$$
H(C\mid H,Z)=0,
$$

就有：

$$
\boxed{
H(Z\mid H)
\ge
H(C\mid H).
}
$$

所以：

$$
\boxed{
H(C\mid H)
}
$$

是跨 physical representation 的共同理論下限。

---

# 37. Cold Provenance 不一定要重複 Hot 資訊

如果 Hot class：

$$
H
$$

已知，

Cold只需要保存 residual：

$$
Z.
$$

不需要重新存：

$$
H.
$$

所以正確 storage decomposition是：

$$
\boxed{
\text{Hot}
+
\text{Conditional Residual}.
}
$$

而不是：

$$
\boxed{
\text{Hot}
+
\text{Full Raw State Copy}.
}
$$

---

# 38. Recoverability Coding Gain

若 raw atomic state entropy：

$$
H(S),
$$

Hot已保留：

$$
H(H),
$$

那 Cold provenance只需要：

$$
\boxed{
H(S)-H(H).
}
$$

所以 relative to full duplicate storage，節省：

$$
\boxed{
H(H).
}
$$

這就是 Hot side information 的 coding gain。

---

# 39. Uniform Example

Raw：

$$
H(S)=3.
$$

Hot：

$$
H(H4)=2.
$$

Cold residual：

$$
1.
$$

所以完整 recoverability architecture可以是：

$$
\boxed{
2\text{ hot bits}
+
1\text{ cold residual bit}.
}
$$

而不是：

$$
2
+
3
=
5
$$

bits 的 full duplication。

---

# 40. Skewed Example

Raw entropy：

$$
2.655447.
$$

Hot entropy：

$$
1.844169.
$$

Cold ideal residual：

$$
0.811278.
$$

同樣：

$$
\boxed{
1.844169
+
0.811278
=
2.655447.
}
$$

沒有資訊重複。

---

# 41. Multi-Tier Chain Rule

更一般：

$$
M_0
\succeq
M_1
\succeq
\dots
\succeq
M_k
=
S.
$$

則：

$$
\boxed{
H(S)
=
H(M_0)
+
\sum_{i=1}^{k}
H(
M_i
\mid
M_{i-1}
).
}
$$

所以任意多層 recoverability hierarchy都可以用 conditional residual layers來實現。

---

# 42. Tiering 不增加理想總資訊

理想 Shannon world：

$$
\boxed{
\sum_i
H(
M_i
\mid
M_{i-1}
)
=
H(S\mid M_0).
}
$$

所以把 residual分：

- Hot residual；
- Warm residual；
- Cold residual；

不會憑空增加必要資訊。

增加的是 physical implementation overhead。

---

# 43. Provenance Temperature 2.0

EXP-24 的 distinction temperature：

$$
T(d)
\in
\{H,C,O\}
$$

現在可以再細化成：

$$
\boxed{
\text{每個 residual bit 的 storage temperature}.
}
$$

不是整個 partition一起移動。

這讓 tier planner從：

$$
\text{partition placement}
$$

進一步變成：

$$
\boxed{
\text{information-bit placement}.
}
$$

---

# 44. Distinction-Level Cold Allocation

skewed prior中，如果 Cold只能先保存一個 H4 pair split，

理想 recoverability gain排序是：

$$
\boxed{
\{\varnothing,G\}
>
\{D,DG\}
>
\{TD,TDG\}
>
\{T,TG\}
}
$$

依 provenance bits約：

$$
0.369729,
$$

$$
0.168059,
$$

$$
0.162888,
$$

$$
0.110603.
$$

所以「先保存哪一個 distinction」現在可以定量。

---

# 45. 但資訊量不是唯一 Priority

如果某個 low-probability distinction：

- future failure cost極高；
- irrecoverable；
- safety critical；

即使：

$$
H(d)
$$

小，也可能優先 Cold-store。

所以最終 ranking需要：

$$
\boxed{
\text{information}
\times
\text{future value/risk}.
}
$$

EXP-25只建立 information axis。

---

# 46. Recoverability Rate

可以正式定義：

$$
\boxed{
R_{\mathrm{prov}}
(
C\mid H
)
=
H(C\mid H).
}
$$

若要求 atomic recovery：

$$
\boxed{
R_{\mathrm{atomic}}
(H)
=
H(S\mid H).
}
$$

這是 representation 的：

$$
\boxed{
\text{recoverability rate}.
}
$$

---

# 47. Recoverability Efficiency

如果 physical Cold code平均長度：

$$
L_C,
$$

定義：

$$
\boxed{
\eta_R
=
\frac{
H(C\mid H)
}{
L_C
}.
}
$$

$$
0<\eta_R\le1.
$$

越接近：

$$
1
$$

越接近理論最小 provenance code。

---

# 48. 完整 Cost Vector

到這一步，Cold backing成本至少應寫成：

$$
\boxed{
\mathbf C_C
=
(
C_{\mathrm{struct}},
C_{\mathrm{info}},
C_{\mathrm{code}},
C_{\mathrm{latency}},
C_{\mathrm{update}}
).
}
$$

所以單一：

$$
|M_C|
$$

已經明顯不夠。

---

# 49. 回接 EXP-06 Bridge Cost

EXP-06 定義 bridge cost：

$$
\mathcal C_{\mathrm{bridge}}
=
\min H(S_P).
$$

EXP-25 現在其實形成一個非常直接的 recoverability版本：

$$
\boxed{
\mathcal C_{\mathrm{prov}}
(H\rightarrow C)
=
H(C\mid H).
}
$$

所以：

$$
\boxed{
\text{bridge}
}
$$

與：

$$
\boxed{
\text{provenance residual}
}
$$

其實是同一個 conditional-information問題的兩種方向。

---

# 50. 回接 EXP-12 Epistemic Uncertainty

EXP-12 使用：

$$
H(J\mid\Pi)
$$

表示 target-specific residual uncertainty。

EXP-25 使用：

$$
H(S\mid H)
$$

表示 atomic identity residual uncertainty。

因此：

$$
\boxed{
\text{recoverability code length}
}
$$

正好等於：

$$
\boxed{
\text{要消除的 residual uncertainty}
}
$$

在 ideal coding下。

---

# 51. 回接 ESC 最早的 Complete Recoverability

CER原本問：

> observation 是否足以唯一恢復 underlying identity？

EXP-25現在把這件事量化。

如果 Hot不滿足 CER：

$$
H(S\mid H)>0.
$$

那麼使 system重新具備 complete recovery所需的最低 side information rate就是：

$$
\boxed{
H(S\mid H).
}
$$

所以：

$$
\boxed{
\text{CER failure}
}
$$

不再只是 yes/no。

還有：

$$
\boxed{
\text{distance-to-CER in bits}.
}
$$

---

# 52. Information-Theoretic Recoverability Gap

因此定義：

$$
\boxed{
G_R(H)
=
H(S\mid H).
}
$$

如果：

$$
G_R=0,
$$

Hot自身已 complete recoverable。

如果：

$$
G_R>0,
$$

就是 exact recovery仍缺多少 ideal bits。

本輪：

### Uniform H4

$$
\boxed{
G_R=1.
}
$$

### Skewed H4

$$
\boxed{
G_R=0.811278.
}
$$

---

# 53. Structural Gap 與 Information Gap

EXP-23 structural support gap：

$$
8-6=2.
$$

EXP-25則給 information gap。

兩者不同：

$$
\boxed{
G_{\mathrm{struct}}
}
$$

描述少幾個 partition distinctions，

$$
\boxed{
G_{\mathrm{info}}
}
$$

描述少幾 bits。

所以未來 ESC應同時報：

$$
\boxed{
(
G_{\mathrm{struct}},
G_{\mathrm{info}}
).
}
$$

---

# 54. 本輪錨點

$$
\boxed{
\textbf{ESC-EXP-25.A}
\quad
\mathcal C_{\mathrm{prov}}
(H\rightarrow C)
=
H(C\mid H).
}
$$

$$
\boxed{
\textbf{ESC-EXP-25.B}
\quad
H(S\mid H)
=
H(C\mid H)
+
H(S\mid C).
}
$$

$$
\boxed{
\textbf{ESC-EXP-25.C}
\quad
\text{uniform H4→H8 universal recoverability只需要 1 bit/state。}
}
$$

$$
\boxed{
\textbf{ESC-EXP-25.D}
\quad
\text{skewed H4→H8 Shannon minimum為 }0.811278124459\text{ bits/state。}
}
$$

$$
\boxed{
\textbf{ESC-EXP-25.E}
\quad
\text{same class-count increment can differ substantially in provenance information value。}
}
$$

---

# 55. 從 EXP-24 到 EXP-25 的真正修正

EXP-24：

$$
\boxed{
\text{Where should distinctions be stored?}
}
$$

EXP-25：

$$
\boxed{
\text{How many actual bits must each tier store?}
}
$$

所以 multi-tier recoverability現在開始從 partition architecture進入：

$$
\boxed{
\text{coded recoverability architecture}.
}
$$

---

# 56. 下一輪：ESC-EXP-26

EXP-25 假設 provenance code只需要支援：

$$
\boxed{
\text{exact reconstruction}.
}
$$

但真實系統還有另一個巨大問題：

> Cold code不只要小，還要能 random access、局部更新、局部解碼，而且未必每次都需要完整 H8 recovery。

所以下一輪最自然的是：

$$
\boxed{
\text{Task-Adaptive Provenance Coding / Selective Recoverability}.
}
$$

也就是不再永遠要求：

$$
S
$$

完整重建，

而是 future task：

$$
J
$$

來了之後，只解碼足以恢復：

$$
J(S)
$$

的 provenance bits。

可以研究：

- task-conditioned code：
  $$
  H(J\mid H);
  $$
- universal provenance code vs selective code；
- progressive / layered residual coding；
- random-access provenance；
- which residual bits unlock which future distinctions；
- multi-task rate region。

真正問題會變成：

> **Cold provenance要不要一次存成 universal residual，還是做成可以按 future task逐層解鎖的 progressive code？**

這會把 multi-tier recoverability從「storage hierarchy」再推進到：

$$
\boxed{
\text{semantic progressive coding}.
}
$$
