Динамические системы и фракталы

Attractors

Аттракторы

актуальноТекущий рабочий стандарт

Множество, к которому стремятся траектории системы: точка, цикл, тор или странный аттрактор фрактальной структуры.

Ключевые тезисы

  • Точечный аттрактор — устойчивое равновесие, предельный цикл — периодический режим.
  • Странный аттрактор (Лоренца, Рёсслера) имеет дробную размерность и порождает хаос.
  • Топология аттрактора восстанавливается по одному наблюдаемому ряду — см. теорему Такенса.

Подробный разбор

2 подтем — раскройте любую, чтобы увидеть объяснение, формулы, примеры и интерактивные графики.

1

Виды аттракторов

От точки до странного множества.

ТипРазмерностьДинамикаПример
Точка0равновесиемаятник с трением
Предельный цикл1периодикасердечный ритм
Тор2 и вышеквазипериодикадве несоизмеримые частоты
Странныйдробнаяхаосаттрактор Лоренца

Связанные темы

Хаос и предел предсказуемости

Logistic Map80%

Логистическое отображение · Динамические системы и фракталы

Простейшая формула, порождающая хаос: следующее значение равно r·x·(1−x). Модель роста популяции с ограниченным ресурсом.

Bifurcations80%

Бифуркации · Динамические системы и фракталы

Качественная перестройка поведения системы при плавном изменении параметра: одно равновесие сменяется двумя, цикл удваивает период.

Feigenbaum Constant80%

Постоянная Фейгенбаума · Динамические системы и фракталы

Универсальное число δ ≈ 4.669, описывающее скорость каскада удвоений периода. Одинаково для огромного класса совершенно разных систем.

Chaos80%

Детерминированный хаос · Динамические системы и фракталы

Полностью детерминированная система, поведение которой невозможно предсказать надолго из-за чувствительности к начальным условиям.

Lyapunov Exponent80%

Показатель Ляпунова · Динамические системы и фракталы

Мера скорости разбегания близких траекторий. Положительное значение — признак хаоса.

Takens' Theorem80%

Теорема Такенса · Динамические системы и фракталы

Мост между рядом и динамикой: по одному наблюдаемому сигналу можно восстановить топологию аттрактора системы.

TDA + Time Series80%

TDA и временные ряды · Топологический анализ данных

Ряд вкладывается в фазовое пространство (Такенс), и топология полученного облака описывает динамику системы.

Anomaly detection80%

Поиск аномалий во времени · Временные ряды

Обнаружение точечных выбросов, сдвигов уровня и аномальных подпоследовательностей.

Stationarity80%

Стационарность · Временные ряды

Постоянство статистических свойств ряда во времени — предпосылка большинства классических моделей.