Автори: О.Ю. Хецеліус
Рік: 2015
Випуск: 19
Сторінки: 30-35
Анотація
Розвивається вдосконалений узагальнений підхід до аналізу та прогнозування нелінійної динаміки хаотичних систем, заснований на методах нелінійного аналізу і нейронних мереж. В якості об’єкта дослідження виступають гідроекологічні системи (часова динаміка забруднення). Використання інформації про фазовий простір при моделюванні еволюції фізичного процесу в часі може розглядатися в якості основного нововведення в моделюванні хаотичних процесів стосовно до гідроекологічних систем. В рамках методу нелінійного аналізу та концепції геометричного атрактору виявляється можливим побудова різних типів інтерполяційних функцій, які беруть до уваги всі околиці фазового простору, і пояснення еволюції фазової траєкторії. У конкретної реалізації мова йде про побудову параметрізованих нелінійних функцій F (x, a), які перетворюють y (n) в y (n + 1) = F [y (n), a] з наступним визначенням параметрів а на основі концепції екстремуму і додатково нейромережевого методу. Вперше для побудови шуканих функцій пропонується використання вейвлет розкладань. Можливим виявляється побудова локальних моделей прогнозу, що описують еволюцію системи в околиці деякої області фазового простору з наступним об’єднанням локальних моделей в глобальну модель прогнозу еволюції хаотичного атарактору системи.
Теги: гідроекологічні системи; забруднюючі речовини; нейронні мережі; нелінійний аналіз; прогнозування; часові ряди концентрацій
Список літератури
- Khetselius О.Yu. Forecasting chaotic processes in hydroecological systems on the basis of attractors conception and neural networks approach: application. Ukr. gìdrometeorol. ž – Ulrainian Hydrometeorology Journal, 2014, no. 15, pp. 16-21.
- Abarbanel H.D.I., Brown R., Sidorowich J.J., Tsimring L.Sh. The analysis of observed chaotic data in physical systems. Rev. Mod. Phys., 1993, vol.65, pp. 1331-1392.
- Schreiber T. Interdisciplinary application of nonlinear time series methods. Phys. Rep., 1999, vol. 08(1), pp. 1-64
- Glushkov A.V. Analysis and forecast of the anthropogenic impact on industrial city’s atmosphere based on methods of chaos theory: new general scheme. Ukr. gìdrometeorol. ž – Ulrainian Hydrometeorology Journal, 2014, no. 15, pp. 32-36.
- Kennel M., Brown R., Abarbanel H. Determining embedding dimension for phase-space reconstruction using a geometrical con-struction. Phys. Rev.A, 1992, vol.45, pp. 3403-3411.
- Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. Cambridge: Cambridge University Press, 1997.
- Mañé R. On the dimensions of the compact invariant sets of certain non-linear maps. Lecture Notes in Mathematics. Berlin: Springer), 1981, vol. 898, pp. 230-242.
- Grassberger P., Procaccia I. Measuring the strangeness of strange attractors. Physica D., 1983, vol. 9, pp. 189-208.
- Bunyakova Yu.Ya., Glushkov A.V. Analysis and forecast of the impact of anthropogenic factors on air basin of an industrial city. Odessa: Ecology, 2010. 256 p.
- Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Prepelitsa G.P., Tsenenko I.A. Temporal variability of the atmosphere ozone content: Effect of North-Atlantic oscillation. Optics of atmosphere and ocean, 2004, vol.14, no. 7, pp. 219-223.
- Glushkov A.V., Svinarenko A.A., Loboda A.V. Theory of neural networks on basis of photon echo and its program realization. Odessa, TES, 2004. 280 p.
- Glushkov A.V.,Loboda N.S., Khokhlov V.N. Using meteorological data for reconstruction of an-nual runoff series over ungauged area: Empirical orthogonal functions approach to Moldova- Southwest Ukraine region. Atmospheric Research. Elsevier, 2005, vol. 77, pp. 100-113.
- Glushkov A.V., Loboda N.S., Khokhlov V.N., Lovett L. Using non-decimated wavelet decomposition to analyse time variations of North Atlantic Oscillation, eddy kinetic energy, and Ukrainian pre-cipitation. Journal of Hydrology. Elsevier, 2006, vol. 322, no. 1-4, pp. 14-24.
- Khokhlov V.N., Glushkov A.V., Loboda N.S., Bunyakova Yu.Ya. Short-range forecast of atmospheric pollutants using non-linear prediction method. Atmospheric Environment. Elsevier, 2008, vol. 42, pp. 7284–7292.
- Glushkov A.V., Khetselius O.Yu., Brusentseva S.V., Zaichko P.A., Ternovsky V.B. Adv. in Neural Networks, Fuzzy Systems and Arti-ficial Intelligence, Series: Recent Adv. in Computer Engineering. Gdansk: WSEAS, 2014, vol. 21, pp. 69-75 (Ed.: J. Balicki).
- Glushkov A.V., Svinarenko A.A., Buyadzhi V.V., Zaichko P.A., Ternovsky V.B. Adv.in Neural Networks, Fuzzy Systems and Artifi-cial Intelligence, Series: Recent Adv. in Computer Engineering. Gdansk: WSEAS, 2014, vol. 21, pp. 143-150 (Ed.: J. Balicki).
- Glushkov A.V., Khetselius O.Yu., Bunyakova Yu.Ya., Grushevsky O.N., Solyanikova E.P. Studying and forecasting the atmospheric and hydroecological systems dynamics by using chaos theory methods. Dynamical Systems Theory. Polland: Lodz, 2013, vol. T1, pp. 249-258. (Eds: J. Awrejcewicz, M. Kazmierczak, P Olejnik, J Mrozowski).
- Khetselius O.Yu. Forecasting evolutionary dynamics of chaotic systems using advanced non-linear prediction method. Dynamical Systems Applications. Polland: Lodz, 2013, vol. T2, pp. 145-152 (Eds: J. Awrejcewicz, M. Kazmierczak, P Olejnik, J Mrozowski).
- Бунякова Ю.Я. Анализ и прогноз влияния антропогенных
факторов на воздушной бассейн промышленного города / Ю.Я. Бунякова, А.В. Глушков.- Одесса: Экология, 2010.-256 с. - Глушков А.В. Низкоразмерный хаос в временных рядах кон-центраций загрязняющих веществ в атмосфере и гидросфере / А.В. Глушков, В.Н. Хохлов, Н.Г. Сербов, Ю.Я. Бунякова, К. Балан, Е.Р. Баланюк // Вестник Одесского государственного экологического университета.-2007.-N4.-C.337-348.
- Svinarenko A.A., Khetselius O.Yu., Mansarliysky V.F., Roma-nenko S.I. Analysis of the fractal structures in turbulent processes. Ukr. gìdrometeorol. ž – Ulrainian Hydrometeorology Journal, 2014, no. 15, pp. 74-78.
- Daubechies I. Ten Lectures on Wavelets. Philadelphia: SIAM, 1992
- Morlet J., Arens G., Fourgeau E. and Giard D. Wave propagation and sampling theory. Geophysics, 1982, vol.47, pp. 203-236.
- Nason G., von Sachs R., Kroisand G. Wavelet processes and adaptive estimation of the evolutionary wavelet spectrum. J.Royal Stat. Soc., 2000, vol. B62, pp. 271-292.
- Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Svinarenko A.A., Bun-yakova Yu.Ya., Prepelitsa G.P. Wavelet analysis and sensing the total ozone content in the earth atmosphere: Mycros technology “Geomath”. Sensor Electr. and Microsys.Techn., 2005, vol. 2(3), pp. 51-60.
- Glushkov A.V., Khokhlov V.N., Tsenenko I.A. Atmospheric teleconnection patterns: wavelet analysis. Nonlin. Proc.in Geo-phys., 2004, vol. 11, no. 3, pp. 285-293.