Прогнозирование хаотических процессов в геофизических и экологических системах на основе концепции аттрактора и нейросетевого подхода

Авторы: О.Ю. Хецелиус,

Год: 2013

Выпуск: 16

Страницы: 205-210

Аннотация

Предложен принципиально новый подход к нелинейному моделированию и прогнозированию хаотических процессов в геофизических и экологических системах, который базируется на использовании концепции компактного геометрического аттрактора и нейросетевых (искусственный интеллект) алгоритмов. Предложенный метод может быть использован, в частности, при построении моделей кратко- и среднесрочного прогноза эволюции концентраций загрязняющих атмосферу промышленного города веществ.

Теги: геофизические и экологические системы; концепция аттрактора; нейросетевой алгоритм; прогноз; хаотические процессы

Список литературы

  1. Sivakumar B. Chaos theory in geophysics: past, present and future // Chaos, Solitons & Fractals.- 2004.-Vol.19.-P.441-462.
  2. Лукк А.А., Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., Сидорин И.А. Вариации геофизических полей как проявление детерминированного хаоса во фрактальной среде.- Москва: ОИФЗ РАН, 1996.-280c.
  3. Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. – Cambridge: Cambridge University Press, 1997.- 340p.
  4. Hastings A.M., Hom С., Ellner S, Turchin P., Godfray Y. Chaos in ecology: is Mother Nature a strange attractor? // Ann. Rev. Ecol. Syst.-1993.-Vol.24.-P.1-33.
  5. May R.M. Necessity and chance: deterministic chaos in ecology and evolution// Bull. Amer. Math. Soc.-1995.-Vol.32.-P.291-308.
  6. Blasius B., Stone L. Chaos and phase synchronization in ecological systems // Int. J. Bifurcat. Chaos.-2000.-Vol.10.-P.2361-2380.
  7. Letellier C., Aziz-Alaoui M. Analysis of the dynamics of a realistic ecological model // Chaos, Solitons and Fractals.-2002.-Vol.13.-P.95-107.
  8. Бунякова Ю.Я, Глушков А.В. Анализ и прогноз влияния антропогенных факторов на воздушный бассейн промышленного города.- Одесса: Экология, 2010.-256c.
  9. 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.-P.219-223
  10. Glushkov A.V., Loboda N.S., Khokhlov V.N. Using meteorological data for reconstruction of annual runoff series over an ungauged area: Empirical orthogonal functions approach to Moldova-Southwest Ukraine region//Atmospheric Research (Elsevier).-2005.-Vol.77.-P.100-113.
  11. Глушков А.В., Хохлов В.Н.,Сербов Н.Г, Бунякова Ю.Я, Балан А.К., Баланюк Е.П. Низкоразмерный хаос во временных рядах концентраций загрязняющих веществ в атмосфере и гидросфере// Вестник Одесского гос. экологического ун-та.-2007.-N4.-C.337-348.
  12. 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.-P.7284-7292.
  13. Глушков А.В., Хецелиус О.Ю., Амбросов С.В., Бунякова Ю.Я., Мансарлийский В.Ф. Применение микросистемной технологии “Geomath” к моделированию баланса углового момента земли, параметров атмосферных процессов и радиоволноводов: Элементы нестационарной теории//Sensor Electronics and Microsystems Technologies.-2013.-Vol.10,N1-P.22-28.
  14. Арнольд В.И. Математические методы классической механики.- М.: Наука, 1979. — 380c.
  15. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы: Пер. с англ.– М.: Институт компьютерных исследований, 2002.-656c.
  16. Lichtenberg A., Liebermann A. Regular and chaotic dynamics.– N.-Y.: Springer, 1992.- 482p.
  17. Abarbanel H. Analysis of observed chaotic data.- N.-Y.: Springer, 1996.-288p.
  18. Ott E. Chaos in dynamical systems. – Cambridge: CUP, 2002.- 490p.
  19. Schreiber T. Interdisciplinary application of nonlinear time series methods // Physics Rep. — 1999.-Vol.308.-P.1-64.
  20. Fraser A.M., Swinney H. Independent coordinates for strange attractors from mutual information// Phys. Rev. A.-1986.-Vol. 33.-P.1134-1140.
  21. Grassberger P., Procaccia I. Measuring the strangeness of strange attractors// Physica D.- 1983.-Vol.9.-P.189-208.
  22. Kennel M., Brown R., Abarbanel H. Determining embedding dimension for phase-space reconstruction using a geometrical construction// Phys. Rev. A.-1992.-Vol.45.- P.3403-3411.
  23. Gottwald G.A., Melbourne I. A new test for chaos in deterministic systems// Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. Mathemat. Phys. Sci.-2004.-Vol.460.-P.603-611.
  24. Packard N.H., Crutchfield J.P., Farmer J.D., Shaw R.S. Geometry from a time series// Phys. Rev. Lett.-1980.-Vol.45.-P.712-716.
  25. 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.-P.1331-1392.
  26. Mañé R. On the dimensions of the compact invariant sets of certain non-linear maps// Dynamical systems and turbulence, Warwick 1980. Lecture Notes in Mathematics No. 898 / D.A. Rand, L.S. Young (Eds.). — Berlin: Springer, 1981.- P.230-242.
  27. Takens F. Detecting strange attractors in turbulence // Dynamical systems and turbulence, Warwick 1980. Lecture Notes in Mathematics No. 898 / D.A. Rand, L.S. Young (Eds.). – Berlin: Springer, 1981.-P.366-381.
  28. Глушков А.В.. Лобода А.В., Свинаренко А.А. Теория нейронных сетей на основе фотонного эха и их программная реализация.- Одесса: ТЕС, 2003.-176c.
Скачать полный текст (PDF)