分形与混沌理论浅说

分形与混沌理论浅说
分形与混沌理论浅说

分形与混沌理论浅说

有一个非常有趣的游戏,叫做猜一猜这个物品的价格,玩者只要报数值,而对方只要说对与错,玩者就可以逐渐知道物品的价格,而在无限的时间内,它的范围可以由大到小,由无数混沌的数值到精确的数值,恭喜你答对了。

计算机是二进制语言,那么是否可以将计算机变成一种预测工具呢?只要我们把从古到今所有知识信息收集起来,或是尽量收集起来,实际上计算机程序就能完成预测,你只需要问计算机问题,而计算机把问题分解为一系列的“是”与“否”,那么无论再复杂的问题都可以在几分钟内揭晓,如果这种软件可以开发,因为信息的有限不一定可以百分之一百预测,但却可以大体上预测的效果,并细小到个体事物,那么每个人都可以成为拥有类似特异感觉这样的预言先知了,因为存在个人信息库中的信息被联系与全息利用并诱导了出来,计算机并不是告诉你结果,结果是一种非线性过程,而是将正确与错误分别归类,这是计算机系统的强项也是相对可操作的,比如土豆是一种蔬菜,一种生物,一种植物,一种物质,一种自组织,是原子构成的等,那么将土豆的大体全息信息编写入计算机程序中,以此类推把各种信息以此归类组合,那么当你问这个物体是否是动物时,答案就会直接出现“否”,而答对就会出现“是”。

假如我们将人类已知的信息,可以包括宇宙,宗教,历史文化,哲学,科学,社会学,心理学,日常常识以及新发现的知识全息展开编入计算机,那么这套软件足以象《周易》一样预测未来信息了。在《易经》体系中,所谓的占卜并不是偶然的,古代占卜是利用人脑潜意识对全息信息的判断,其特点不是逻辑

判断而是在类似迷糊状态的认知反映到个体判断上,而达到预测的目的。那么是否每个偶然的状态都有其存在意义呢?问题并非那么简单,这个问题还涉及并回到简单性与复杂性,混沌与有序上。占卜虽然是古代迷信的产物,但却也是潜意识的外化语言,是内化语言的摹本,也就是说在模拟练气功时调动出的潜意识,调动内在神灵,可以神通或特异感知的外化语言方式,其特点是偶然性或概率性,计算机也能协调完成做到这一点,而缺点在于需要通过你的自问自答,不出几分钟,你可以知道一件你从来没有看见过的东西的来历。而方法不过是一系列“是”与“ 否”的回答,它涉及到的却是毫无规律的信息,你可以随机的产生疑问,便突然获得答案。可以说我们也许能找到《易经》真正的奥秘。

我们这个世界演化最基本组合就是阴阳,而所有事物变化与发展就是二进制的演算,因此任何事物的复杂问题都可以据是与否中的判断来组成,而占卜只是一系列组成部分而已,做无数次扔硬币,计算机的工作是效仿自然界这一有节奏的规律,这种简单的判断牵系着万事万物,它的运算程序原理是以逻辑辨证来模拟人的集体潜意识,在佛咯依德眼中,潜意识是无声无息,不自知的,也是冲动与欲望的来源,但集体潜意识却记录着我们过去的历史信息,而本能与无意识也是这样被体现出来。

“天人合一”就是人的潜意识与“宇宙潜意识”是同一的,因为宇宙是一个巨大的二进制演算系统,也是超级记忆库,并在混沌中创造了有序。在抽象派画家眼中,抽象画不只是絮乱和无序,而对自我感觉的表达,我们往往把树木,石头作为具体实态,但在艺术家心中实在不过是与自我的结合,混沌理论表明,许多抽象派画家对实在之模式具有深刻的洞察力,他们不打算画下“真实的”景观,而是

希望捕捉自然界混沌的内部动力,混沌不过是流动的生命体,就象我们是流动的自组织一样。在古代卷轴画中,龙是从涡旋中腾空而起的,这代表着创造性也是混沌理论内涵的象征,刚分出来的涡旋代表太极,这让我们想到龙卷风的涡旋制造的规律运动,代表絮乱无意的世界产生结构形式,而结构形式却也很自然的模拟了自然界的其他形态,混沌科学家发现,只要将水加热到稍低于沸点的某个特定温度,变化就会自发地形成一种规律涡旋,而条件必须达到“分岔点”,一种新的动态变换让混沌行为突然变得井然有序。

是混沌创造了形态,也创造了我们,自然界最惊人的自组织形式之一不是微观的原子结构,而是具有涡旋结构的星系,NASA用哈勃太空把两个星系间的撞击图拍摄下来,就象巨石坠入湖水,而在天文学上这种碰撞会向空间释放巨大能量,这是分形学的前奏,也许你可以发现河流中有支流,支流中还有支流,从卫星图上看海峡,而某些海峡看上去会让你联想到章鱼结构,大自然很有意思,它一直在隐寓我们。你可以发现个体与整体的关系,分形学中有一种比喻,说一只蝴蝶的翅膀扰动足以在数英里以外或某个角落引起一场龙卷风暴。创造性混沌事件意味着偶然行为的创造性与偶然行为的个体意义,这里是有一个悖论,个体是整体,我们可以把树的分枝看作另一棵树,也可以将干细胞看作另一个人。整体变成无数分形叉,而个体叉代表着整体。微小的力量具有巨大的影响力,在气象预测中,初始数据的细小误差会改变系统的缓慢而巨大变化。而计算机就象是无数只“小蝴蝶”在翩翩起舞,并引发个体与整体的事物动态,在复杂系统中得到一个简单的结果,这就是预测学的“蝴蝶”。在武术中有一个非常有创造性的行为,有别于其他等量对抗,也就是“一两搏千斤”,“一两”代表个体,“千斤”代表整体,也就是在比喻个体与整体等量关系,如果你不能懂这种武术的

真正含义,你最好就不要“一两搏千斤”,以免出不必要的事故。

从混沌学角度看,当不同个体组成自组织时,如果能协同就能创造出高度适应性与具有韧性的系统模式,资本主义意识形态就如达尔文的生物学意识形态,达尔文提出的不过是竞争与生命的主要驱动,但混沌理论转变了这种观点,让我们看见了“协同进化”和“合作进化”,这比竞争的进化更具有重要影响。传统观点认为优势争斗会使一些个体更适应于生存环境,变得更强壮,把基因传给后代来实现进化,这样世界才会呈现复杂多样的生物系统,但一个原始部落却会愿意为野心,杀气来实现组织行为,其实却破坏了组织,并使其陷于一种危境,而个体因为适应性的缺乏而被消灭,达尔文也许没想到,物种是因为整体协调力的丧失而导致彻底灭绝的。而生物进化的复杂性是反馈得来的,好比你我的互相交易,互相依存中共同生存,达尔文只看到了竞争与天择,一个复杂的系统竞争与合作是同时存在的,趋向与平衡才是动态平衡。序列并不代表等级,这种类似量子能级的等级结构让世界走向衰落。混沌学家将整个地球看作一种自组织生命形式,在这一思想的启发下才让一些公司承担了环保的责任。

先解释一下什么是组织,组织是一个复杂结构,而我们发现,任何组织都会解体,而是什么维系着组织呢?是有序而不是混乱,当你和一个人争论时,也许你并非真正明白他的意思而只是对固有的词汇作出反应,还有另一种状态是,你的话影响到了对方,而你也被对方所影响,以便修善自己原先的想法,也就是说我们在彼此影响。但这不代表妥协与服从,妥协是等级结构滋生的,它不可能成为协调组织的一部分,一个有效的组织者与团体之间必须合作,而不是企图控制,只有组织出现韧性时,组织者才能获得创造力。这就是新秩序的产

生,内部秩序的产生可能使组织变得更复杂,那么我们将失去原有的隐秩序,在宏观角度上又成为了一个混沌系统,看起来是偶然与不确定的,这是一个物极必反的简单道理,复杂的推向极至就是纯偶然,混沌理论告诉我们,当生活看起来最复杂时,简单的秩序就在某个角落,复杂与简单并不是事物所共有的,而是体现在事物之间的互动之中。因此我们就不应该使用客观化一词,这种观念导致了学科的分立,而不是整个科体系,它趋向于内部分裂和自然界不可量化的封闭体系。画家海伦告诉我们“事物的直观客观”不存在,数理变化无限复杂和微妙,可信息反馈体现的却是无限混沌,是我们的眼睛找到了部分秩序。这意味着科学只能处理可量化,可测量的并数值化的事物。

简化与抽象能力可以使我们对个体与环境有一定的预测力,而差异与复杂性却让人产生焦虑和不确定感,思维的突破就是将复杂的转换为简化的,而我们却不自觉的被困在二元论之间无法逃脱,意识逃不出客与我的分歧,是将我从自然界中提了出来,分别个体与整体的关系,当犯罪者个体在做恶时或增多时,大多数人憎恨的是犯罪者个人以及行为。

佛经中说“一沙一世界,一叶一如来”, 分形事物可以无处不在,但谁能想到分形居然也是维度过程的过度中间态,将一张纸(二维平面)揉成一团,那么它还是不是二维平面?但它也不是三维,海岸线连绵不断,还是不是一维曲线?但它也不是二维平面。我们可以画出类似海岸线的平面来,又比如人体中有一些类似章鱼形状的东西,桂林的天然山石模拟了上百种动植物形态。以上的分形都可以被称为与天气有关的另一分形————“洛伦茨奇怪吸引子”,自然自相似新艺术,就如同原子与星系的自相似性。

那么时间也具有分形特点吗?古代周庄做了一个梦,他变成了一只蝴蝶,在梦中过了一段漫长的时间,当周公醒来后却模糊在梦与现实的真实尺度之间,那是多漫长的造化过程,周公美妙地度过了一生,他不需要刻意计划与安排,过去的一种信仰认为时间属于上帝,人们不需要将时间计划出来,并成为等份历法,但自从我们掌握数字方法以来我们就操控了时间。

时间真正是奢侈的东西吗?只要上帝愿意给你,你就可以得到时间,甚至无限级的时间,如果时间是分形或者多维的,那么你就无法计算这些帐本,但我们还是把时间作为了商品,用生命来交易的商品,即时间可以花费与节约的,时间成了金钱,成了数字。这种态度上让我们利用时间,计划时间,而不是在时间中穿梭和享受时间。每一个时间段都可以放得无限大,每一个偶然都可以影响带规律与整体,如果我们被迫提高效率与机械时间相合拍,我们内部的分形自组织就越是受到威胁。上司会因为你花去了它的时间而恼火,原因是你把它的金钱白白浪费掉了,我们的确需要更多的时间,然而真相在于,我们真正自己所需要的正是我们现在所拥有的分形时间,即这一刻我进入了永恒,NASA 从地球上空凝望我们自己的家园,突然觉得地球无比和谐,可爱,地球是宇宙的一个小生命,人只不过是地球的单细胞,一种自发形成了的模糊小生灵,而单细胞小生命早已经在地球上完成了细胞的分形,是地球的缩影,而地球也是宇宙的单细胞,为什么我们还需要工业社会技术,去破坏宇宙的单胞生命呢?地球上的一切自然过程与行为不过都是在保护我们自己,宇宙看上去不和我们同样具有相似的智慧吗?这就是神秘性的整体启示,个体之智与宇宙之智。那些互相关联的事物都是具有分形特质,它们被一个整体描述,创造原来是仿效

整体,而它的基础却处在两极之间,这就是周易思想中的阴阳。混沌的事物看似乎都有关联,古代术士坚持“天人相应”,认为生命的命运与天体活动相对应,所以特定值都是秩序,用计算机来模拟就是宇宙二进制演算,也许是逻辑演义的先知,更确切的说是存载信息的机械先知,所在的混沌中形成了确定值。

基于混沌理论下的电子干扰技术

基于混沌理论下的电子干扰技术 发表时间:2017-10-24T16:35:30.493Z 来源:《基层建设》2017年第17期作者:王斌 [导读] 摘要:噪声干扰是现阶段使用最多的电子干扰技术,尤其是混沌信号在电子对抗中的大量应用,受到人们的广泛重视。 中时讯通信建设有限公司广东省广州市 510620 摘要:噪声干扰是现阶段使用最多的电子干扰技术,尤其是混沌信号在电子对抗中的大量应用,受到人们的广泛重视。所以,对基于混沌理论下的电子干扰技术的研究就变得尤为重要。 关键词:混沌理论;电子干扰技术;使用原则;应用 前言:随着混沌理论的兴起,各种电子干扰技术孕育而生,基于混沌理论下的电子干扰技术代表了科技最新的发展方向,因此,对电子对抗技术的分析就变得越来越重要。本文将从混沌理论以及电子干扰技术的相关概念入手,分析混沌理论下,我国不同领域中的电子干扰技术。 1混沌理论的相关概述 1.1混沌的概念 混沌理论揭示了自然界中以及人类社会中普遍存在的复杂现象,揭示了世界中存在的普遍规律,大大拓宽了人们的视野,使得人们对客观世界有了更深层次的认识[1]。混沌理论的提出,拉开了现代科学的新篇章。表1为混沌的基本特征。 1.2混沌与电子干扰技术 混沌理论的研究和利用促进了电子干扰技术的发展,混沌白噪声能够对进行检测的传感器进行干扰,将一定的电磁波的噪声压制住。混沌白噪声在电子干扰技术中的应用较为广泛,以混沌理论为基础的电子干扰技术将会在不同的领域,不同的时间,保护着我国有效信息的完整性,提高信息的安全性。 2电子干扰技术的基本概念 电子干扰技术就是利发射电磁波,干扰对方的信号,阻止对方获得信息。具体而言,就是发射与对方波长、频率一致的电磁波,让电磁波干扰对方接收信息的系统,阻止对方电子设备以及电子系统接收有效的信息,使得对方的电子系统无法正常的工作。电子干扰主要应用在现代化的信息战争中以及航海领域中,其中最常用的电子干扰技术就是混沌噪声干扰。 3混沌理论下的电子干扰技术研究 3.1电子干扰技术的使用原则 3.1.1时域性原则 为了获得更好的干扰效果,电子干扰技术的利用要遵循时间原则和地域性原则,采用多种有效的措施将干扰方的信号与被干扰方的信号保持时域上的一致,以此,起到很好的干扰效果。 3.1.2频谱与频域的一致性原则 保持频谱与频域的一致性是实现有效干扰的重要方式,如果频谱与频域不一致,就会出现干扰信号与被干扰信号不在同一个频率,会造成能量的浪费现象。过小的干扰频谱达不到正常干扰的目的,过大的干扰频谱又会影响到自身的信号。 3.1.3功率原则 干扰功率与信号功率的比值要达到一定压制系数,只有通信接收机两端的功率比值固定时,信道传输能力降低产生的波长信号,才能达到干扰的目的。 3.2混沌白噪声在干扰技术中的应用 混沌白噪声具有检测信号的作用。混沌白噪声的波噪频率的起伏较小,因此利用混沌白噪声对信号进行检测会出现两种不同的结果,第一种,是信号的频率被混沌白噪声吞噬,对信号起到很好的干扰作用;另一种,是混沌白噪声以脉冲的方式发送,这个过程中,会消耗大量的时间以及大量的能量,也能够起到一定的干扰作用。混沌白噪声还具有压制干扰的能力,在现代的雷达以及通信系统中,混沌白噪声能在频域上进行信号的检测,产生的干扰效果也比较好。混沌白噪声的产生和控制都比较容易,即使是一些发射频率很低的雷达系统,混沌白噪声也能够截取雷达传递的有效信号,然后对其进行干扰。 3.3电子干扰技术对地域通信网的干扰 电子干扰技术中,经常会采用节点破坏的方式,对地域通信网进行干扰。节点破坏法的干扰位置是通信网中的关键位置,也是通信网的要害位置,对要害位置进行干扰会大大降低地域通信网的整体作战效果。实施节点破坏法对地域通信网进行干扰的技术关键就是寻找通信网的关键点以及薄弱点。对关键点进行确定需要综合利用多种信息侦察手段,将收集到的信息 3.4对雷达的电子干扰技术 噪声干扰是比较简单的干扰技术,干扰方式是在得知对方雷达的频率的基础上进行的,然后向雷达发送不同的噪声信号,是一种定频干扰模式。还有一种干扰方式是计算机病毒的干扰。随着雷达对数字技术的依赖程度不断增高,计算机病毒干扰成为了一种最新的干扰方式,将病毒信号侵入到雷达系统中,就会对雷达的信号产生破坏,以此到达干扰的效果。 3.5电子干扰技术对船舰的干扰 船舰中具有电子作战指挥系统,在这个系统中,具有很多的探测系统,用来截取、监视敌方的信息,然后将敌方的信息送到中央处理中心,对电子信息进行综合的处理。为了干扰其他探测系统对我国船舰的干扰,基于混沌理论下的电子干扰技术就变得尤为重要。常见的

浅谈“蝴蝶效应”在网络传播中的应用及其对策

浅谈“蝴蝶效应”在网络传播中的应用及其对策 蝴蝶效应,即上世纪六十年代,“气象学家洛仑兹(E.N.Lorenz)在他的计算机上计算一个热力场中热对流问题的简化模型。”结果发现,初始条件的微小变化使“系统自任意初始状态出发的相轨线成蝴蝶形态,既不重复也无规律。”为了形象地说明这种现象,洛仑兹打了个比方:南美洲亚马逊河流域热带雨林中的一只蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可能在两周后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。这就是广为人知的“蝴蝶效应”比喻。而后它作为混沌理论的一个核心概念被引入经济学,构成了行为金融学的重要分支,并广泛应用于各个领域。 本文借助混沌理论分析了网络传播中的“蝴蝶效应”,认为网络是一个混沌系统,网络传播是由有序到无序、再到新的有序的循环过程,其结局具有不可预测性,而网络环境恰恰都具备了混沌理论的性质:即有界性、非周期性、非线性、敏感初条件。 一、比比皆是的“蝴蝶效应”事件 “蝴蝶效应”反应在网络传播中通常呈现为公共性群体事件。近年来,随着互联网的发展,网络成为影响社会的一个重要力量。尤其以微博、SNS网站、BBS论坛等网络新兴媒体的崛起,为新闻媒体提供了一个丰厚的新闻来源集中地。细心观察,我们发现这两年出现的很多公共性事件、贪官落马、揭黑揭丑的新闻爆发地都来源于网络,而这些事件都以非线性地爆炸方式传播开来,有的引来民愤导致群体事件的爆发,有的引来看客们的围观和指点,有的在舆论的压迫中亟需解决。“蝴蝶效应”呈现出它的优势,同时暴露了某些弊端。 1.“虐婴门” 2012年6月,实习护士微博@小考拉avi 发布多张虐待婴儿照片,还称“2B孩纸”“小孩装死”,让脖子脆弱的新生儿处于危险姿势,极易折伤颈椎,甚至窒息。捉弄婴儿,在刚出生没多久的宝宝鼻子上贴猪鼻子。甚至还用手玩新生儿眼睛。为逃避责任已删了微博,但网友保留了截图。而后当事人在微博道歉。据了解,首先曝光它的是一位网名为“若馨守护神”的年轻母亲,自称在一名为“@小考拉avi”的微博上发现了多批含有虐待初生婴儿的自爆博文,言语轻佻,行为恶劣,使身为母亲的自己无法忍受,便“冒着被报复”的可能将之公之于众。而没想到的是,这条微博在短短时间内转发量达上万,引起网络的轩然大波。大多数网友表现得很激进和愤怒,公然指责当事人肖诗雨和浙江中医药大学的行为。而很多极端的网友开始“人肉搜索”,翻出当事人的所有资料和照片,并且放入各大论坛网站,设置头版头条来博取看客和哄客们的围观。一时事件失去控制,当事人和校方也随即发表道歉的声明。 而后,某些网友利用近几年紧张的医患关系现状做文章,通过不断地放大虐婴门事件,招来更多“同伴”,引得大家的同感。这在一定程度上激化社会矛盾,破坏社会的稳定秩序,有可能招致更大的社会动荡行为。 2.“房叔”事件、“表哥”事件 2012年10月8日,天涯社区的一个网帖曝出蔡彬及妻子、儿子名下共有21套房产,消息一出,即引起疯狂转发,网民纷纷要求纪检部门介入调查,各路媒体也跟进追问。事件发生2天后,即2012年10月10日,广州市纪委就迅速反应。当天上午9时许,市纪委即通过官方微博作出回应,“有关部门正在核查”。随后不久,番禺区政府新闻办公室官方微博发布也表示,“已关注到相关内容,目前,已成立了调查组,正在展开调查。”当天晚上,@廉洁广州发布微博称,网帖反映情况基本属实。10月11日,番禺区委已决定对其停职,并作进一步调查。2012年10月22日,蔡彬因涉嫌受贿被宣布“双规”。@廉洁广州也同时发布了这一最新消息。 又比如,因在特大交通事故中走红的的“微笑局长”杨达才,被网民人肉搜索出在五个不同的场合,杨达才佩戴了五款不同的名牌手表。随后,杨达才年公开称自己收入17、8万元,这些表都是自己合法收入买的,不过网友并不买账,又有人称杨达才有11块表,眼镜和腰带都是名牌,随后网友要求公开杨达才的工资收入。评论称,“表哥”一事经公共关

分岔与混沌理论与应用作业

分岔与混沌理论与应用 学院: 专业: 姓名: 学号:

我对混沌理论的认识 1、混沌理论概述 混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动,一个确定性理论描述的系统,其行为却表现为不确定性--不可重复、不可预测,这就是混沌现象。混沌现象起因于物体不断以某种规则复制前一段的运动状态,而产生无法预测的随机效果。所谓“差之毫厘,失之千里”正是此一现象的最佳批注。具体而言,混沌现象发生于易变动的物体或系统,该物体在行动之初极为简单,但经过一定规则的连续变动之后,却产生始料所未及的后果,也就是混沌状态。但是此种混沌状态不同于一般杂乱无章的混乱状况,此一混沌现象经过长期及完整分析之后,可以从中理出某种规则出来。混沌现象虽然最先用于解释自然界,但是在人文及社会领域中因为事物之间相互牵引,混沌现象尤为多见。 混沌理论,是近三十年才兴起的科学革命,它与相对论与量子力学同被列为二十世纪的最伟大发现和科学传世之作。混沌的发现揭示了我们对规律与由此产生的行为之间--即原因与结果之间--关系的一个基本性的错误认识。我们过去认为,确定性的原因必定产生规则的结果,但它们可以产生易被误解为随机性的极不规则的结果。我们过去认为,简单的原因必定产生简单的结果(这意昧着复杂的结果必然有复杂的原因),但简单的原因可以产生复杂的结果。我们认识到,知道这些规律不等于能够预言未来的行为。这一思想已被一群数学家和物理学家,其中包括威廉·迪托(William Ditto)、艾伦·加芬科(Alan Garfinkel)和吉姆·约克(Jim Yorke),变成了一项非常有用的实用技术,他们称之为混沌控制。实质上,这一思想就是蝴蝶效应。初始条件的小变化产生随后行为的大变化,这可以是一个优点;你必须做的一切,是确保得到你想要的大变化。对混沌动力学如何运作的认识,使我们有可能设计出能完全实现这一要求的控制方案。这个方法已取得若干成功。 2、分叉的概述 分叉理论研究动力系统由于参数的改变而引起解的拓扑结构和稳定性变化的过程。在科学技术领域中,许多系统往往都含有一个或多个参数。当参数连续改变时,系统解的拓扑结构或定性性质在参数取某值时发生突然变化,这时即产

混沌理论及其应用

混沌理论及其应用 摘要:随着科学的发展及人们对世界认识的深入,混沌理论越来越被人们看作是复杂系统的一个重要理论,它在各个行业的广泛应用也逐渐受到人们的青睐。本文给出了混沌的定义及其相关概念,论述了混沌应用的巨大潜力,并指明混沌在电力系统中的可能应用方向。对前人将其运用到电力系统方面所得出的研究成果进行了归纳。 关键词:混沌理论;混沌应用;电力系统 Abstract: With the development of science and the people of the world know the depth, chaos theory is increasingly being seen as an important theory of complex systems, it also gradually by people of all ages in a wide range of applications in various industries. In this paper, the definition of chaos and its related concepts, discusses the enormous application potential chaos, and chaos indicate the direction of possible applications in the power system. Predecessors applying it to respect the results of power system studies summarized. Keywords:Chaos theory;Application of ChaosElectric ;power systems 1 前言 混沌理论(Chaos theory)是一种兼具质性思考与量化分析的方法,用以探讨动态系统中(如:人口移动、化学反应、气象变化、社会行为等)无法用单一的数据关系,而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预测之行为。混沌理论是对确定性非线性动力系统中的不稳定非周期性行为的定性研究(Kellert,1993)。混沌是非线性系统所独有且广泛存在的一种非周期运动形式,其覆盖面涉及到自然科学和社会科学的几乎每一个分支。近二三十年来,近似方法、非线性微分方程的数值积分法,特别是计算机技术的飞速发展, 为人们对混沌的深入研究提供了可能,混沌理论研究取得的可喜成果也使人们能够更加全面透彻地认识、理解和应用混沌。 2 混沌理论概念 混沌一词原指宇宙未形成之前的混乱状态,中国及古希腊哲学家对于宇宙之源起即持混沌论,主张宇宙是由混沌之初逐渐形成现今有条不紊的世界。混沌现象起因于物体不断以某种规则复制前一阶段的运动状态,而产生无法预测的随机效果。所谓“差之毫厘,失之千里”正是此一现象的最佳批注。具体而言,混沌现象发生于易变动的物体或系统,该物体在行动之初极为单纯,但经过一定规则的连续变动之后,却产生始料所未及的后果,也就是混沌状态。但是此种混沌状态不同于一般杂乱无章的的混乱状况,此一混沌现象经过长期及完整分析之后,可以从中理出某种规则出来。混沌现象虽然最先用于解释自然界,但是在人文及社会领域中因为事物之间相互牵引,混沌现象尤为多见。如股票市场的起伏、人生的平坦曲折、教育的复杂过程。 2.1 混沌理论的发展 混沌运动的早期研究可以追溯到1963年美国气象学家Lorenz对两无限平面间的大气湍流的模拟。在用计算机求解的过程中, Lorenz发现当方程中的参数取适当值时解是非周期的且具有随机性,即由确定性方程可得出随机性的结果,这与几百年来统治人们思想的拉普拉斯确定论相违背(确定性方程得出确定性结果)。随后, Henon和Rossler等也得到类似结论Ruelle,May, Feigenbaum 等对这类随机运动的特性进行了进一步研究,从而开创了混沌这一新的研究方向。 混沌理论解释了决定系统可能产生随机结果。理论的最大的贡献是用简单的模型获得明确的非周期结果。在气象、航空及航天等领域的研究里有重大的作用。混沌理论认为在混沌系统中,初始条件十分微小的变化,经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。在没

混沌理论视野下的学校心理咨询实践

混沌理论视野下的学校心理咨询实践 摘要:学校心理咨询实践可以借鉴和应用混沌理论来提高咨询效果。人的心理系统是复杂系统或非线性动力学系统,具有自调节、自组织和自适应性。在学校心理咨询实践中,必须注意对初始条件的敏感依赖性,必须注意极限环的产生,在心理诊断时也要考虑到混沌的意义。要尊重心理咨询过程的混沌本质,以混沌观指导学校心理咨询实践。 关键词:混沌理论;心理咨询;借鉴和应用 一、混沌概念和混沌理论 混沌的含义可以从三个层次上去理解。作为日常生活层次的混沌概念,多指不清不楚、朦朦胧胧、糊里糊涂。作为哲学层次的概念,可指自然淳朴、浑然一体。作为科学层次的概念,始自上个世纪60年代西方出现的所谓混沌(英文作Chaos)理论,它指的是一种确定系统中出现的类似无规则的运动。随着科学发展,这个概念更多的是指非线性动力学系统的混沌现象。 就科学的混沌概念而言,劳伦茨指出,混沌的可接受的定义是它对初始条件的敏感依赖性[1]。所谓对初始条件的敏感依赖性是指,系统中原先微不足道的一点条件的变化,却对后果产生巨大影响。这就是所谓“蝴蝶效应”。按劳伦茨的观点,初始条件并非系统被构造之初存在的条件。它们经常是一个试验或计算开始时的条件,也可以是研究者兴趣所在的任一时段开始时的条件。所以某人用的初始条件可能是另一人的中间条件乃至最后条件。 在混沌理论中,有一些彼此相关的重要概念如吸引子、奇怪吸引子、自相似性和分形。粗略说来,吸引子是物理学相空间的点集或子空间,奇怪吸引子是相空间吸引子的集合,在这个集合上,混沌轨道在运行,表现出分形。分形是科学家对混沌模式的描述,是由混沌动力学系统形成的轨迹、轨道、标志和形态。分形是自相似性的。自相似性不是等同性,它是相似性和独特性的合而为一,表示着分形之间存在着的相似性和独特性。用雪花的形成可以大致说明这些概念。雪花的形成是典型的混沌现象。水汽在空中受到各种条件(诸如温度、湿度、各种污染物的浓度、气流速度等等)的影响,这些条件的变化表现为吸引子和奇怪吸引子,它们使水汽形成一个个平面六角对称的冰晶。这些雪花就是分形,而雪花的自相似性是显而易见的。每片雪花都是独特的,但它们彼此又都是相似的。 混沌理论中还有一个“极限环”概念。极限环是一个大的环路,它由许多小的环路相互咬合在一起所形成。这种环路互相纠合在一起,不断重复,但是这种重复绝不和前面的纠合完全一样,它们实质上是受到吸引子和奇怪吸引子的作用而产生的带有自相似性的分形。 当代科学的混沌理论,已对社会学、政治学、医学、生物学、经济学、教育

混沌理论的前沿性及其对公共行政的贡献

混沌理论的前沿性及其对公共行政的贡献 魏红英黄石旺* 摘要:混沌理论突破了传统牛顿科学实证证主义范式,在认识论和方法论上有重大革新。混沌理论框架下的公共行政范式是对传统韦伯官僚范式的超越,是一种新的公共行政范式。它认为现代行政组织是一种非线性、远离平衡的开放式复杂性适应系统,弥合了定性和定量分析的差异,给我们带来了一股后实证主义的清新风格,并为现代公共行政的组织理论、公共政策、公共治理等方面描绘了一幅新的画像。 关键词:公共行政;混沌理论;前沿性 混沌理论是一门跨学科科学,它应用于公共行政领域在国外已有近20年的历史,但在中国几乎是一片空白。中国公共行政理论研究落后于国际公共行政理论研究一直是个不容争辩的事实,如何保持与国际同行学术和学科发展的前沿性问题对中国同行来说是个巨大的挑战。混沌理论是一门新兴科学,也是一种新的行政范式,具有很好的认识论和方法论意义,具有明显的后实证主义风格。中国行政学界如何运用混沌理论,实现“现代化及其本土化”和“后现代化”两步战略的兼容发展,这是无法回避的现实和神圣历史使命。 一、国内外行政学界运用混沌理论来处理公共行政问题的研究综述 近20年来,国外行政学界出现了许多用混沌理论来处理公共行政问题的专家学者和学术团体。他们的研究方法视角、研究成果主要有: 1、跨学科方法。国外学者从跨学科的角度考虑了混沌理论在公共行政领域适用性与兼容性问题,比较一致的看法是:混沌理论是公共行政发展的新范式或新科学。 1989 年, 美国的《公共管理评论》发表了Kiel, L. Douglas(1989,1991,1992,1994)的《非均衡理论及其在公共管理中的应用》,认为非均衡理论是公共管理的一种新近发展的范式。其他重要学者还有:Daneke, G A(1990)、Overman, E Sam (1996,)、Dennard, Linda F(1996)、G?ktug Mor??l(2005a, 2005b)等。 2、组织理论视角。混沌理论与组织理论、组织行为理论以及组织变革理论结合。混沌理论家运用混沌理论的耗散结构理论和自组织理论,认为现代行政组织是一种具有非平衡、非线性、涨落、突变等方面的现象和规律 *作者简介:魏红英(1966-)女博士副教授汕头大学地方政府研究所副所长 黄石旺男,汕头大学法学院公共管理系06级研究生

混沌理论要点

混沌理论要点: 1. 非线性系统的非因果性 当原因与结果间的关系并不确定时,便产生非线性现象。比如说利率提高1%(原因),市场反应(结果)就是不确定的——结果取决于人群对该消息的解释。 再如美国家森林公园,每年都由雷电引起数百起火灾(起因相同),仿佛老天爷每年都要向大地投放火星大小相同的成百上千个未熄的烟头,于是几百次火灾被引发,并蔓延、终止,有时烧毁数亩、有时蔓延数百亩,有时……1988年那次,使黄石公园全部150万亩森林片草无存(该公园去年已被世界自然遗产目录剔除)。以致其它森林公园为防止枯草积得太厚,还不得不让消防人员,每年人为制造些火灾。 量子世界、人类历史、地震、天气运行……莫不如此。远至恐龙时代的大小生态灭绝事件,近至非典、上月的北美大停电、各国证券市场,每年无数个烟头被仍向场内,引发或大或小的震动,并蔓延、终止……但到底哪个烟头,才是那颗重要的烟头? 相同的初始力,令人瞠目的结果,是所有混沌系统的基本特征。大家都不难理解,曾救了萨达姆命的藏身之所,这次偏就成了送命之处,但很多人却很难理解同样一个历史点位,并不代表同样的未来。许多历史学家在逐次的趋势和循环中,搜寻说得过去的理由与解释,显然是用错了工具。这些传统观念产生于匀衡物理和天文学中,而合适的工具,却在非线性的非匀衡物理中。新物理学家们则开始用模拟游戏代替方程式,去发现事态运行的规律。 2.对初始条件的极端敏感依赖性 伦敦气象局计算机系统每日处理覆盖全欧洲的数千个气象站的上亿条数据,一次洛伦兹将5.06127输入为5.06,万分之一的省略,提供了两份截然不同的天气预报。于是洛伦兹在美国科学促进会提出:“一只蝴蝶在巴西煽动翅膀可能会在美国德克萨斯引起一场龙卷风”,从此,令人着迷、发人深省的“蝴蝶效应”,就以其大胆的想象力与迷人美学色彩,更加之深刻科学内涵与内在哲学魅力,倾倒了不断在复杂系统中苦苦求索的芸芸众生。“蝴蝶效应”反映了混沌运动的一个基本特征:对初始条件的极端敏感依赖性。 经典动力学认为,初始条件的微小变化,对未来状态所造成的差别也微小。但混沌理论认为,初始条件的十分微小的变化经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。 大家不妨想像一下台球桌面:撞击母球不到1度的微小偏差,会使台面出现纵线与横折两种极端迥异的走势。一个储蓄组合的未来资产变化模拟图,也仅因规则改为不计零数,模型便立即报废。导致蝗灾的因素有不下两百种,漏算或误算其中2%,不久20%的因素都会相应改换,一切也就大相径庭。西方流传的一首民谣更是对此作了形象的说明:“醉了一个农夫,丢了一颗铁钉;丢了一颗铁钉,少安一付马掌;少了一付马掌,跛了一匹战马;跛了一匹战马,摔坏一位将军;死了一个将军,输了一场战争;输了一场战争,亡了一个国家!” 系统对无数变化,何时极度敏感,何时能消化掉而不予理会,对此人类不是无能为力,而是丝毫都无能为力——地球上每天亿万只蝴蝶上下翻飞、百万只苍鹰鼓翼、千百只大鹏展翅……初始力或相同、或不同,初始因素本身虽不大,但经时间积累后的结果,已远非人们当初之想当然。 从前我们经常听到“明年将现暖冬”“下月平均气温将低于去年同期”等说法,但拥有超乎想像的完备数据的美国家气象局去年已宣布:“从此再不对超过10天的气象做任何预测。”这是人类科学认识的又一步飞跃。 3. 能量法则 完全不同于线性代数的产物——概率论。该法则是不同国度的学者们,耗时巨大的独立研究后,最终共同发现的一项新的重要自然法则,已被证实是一个适用于上千种的模板的、普遍

混沌原理与应用

课程论文课程系统科学概论 学生姓名 学号 院系 专业 二O一五年月日

混沌理论与应用 摘要:本文首先介绍了混沌理论的产生与背景。接着由混沌理论的产生引出了理解混沌系统需要注意的几个基本概念,并就两个容易混淆的概念进行了区分。然后本文对混沌系统的几个基本特征进行了阐述,而且详细解释了每个具体特征含义。在结尾部分本文简要叙述了混沌理论的应用前景。 关键词:混沌理论;混沌系统;基本特征;应用 1混沌理论的产生与背景 混沌一词很早就出现在人类的历史中,在世界的几个较为发达的古代文明中基本上都用自己的方式对混沌进行过描述,混沌基本就等同于未知。同时这些文明有一个对混沌有一个共同的观点,那就是:宇宙起源于混沌[1],这种观点可以说在某些方面与现代的理论不谋而合。虽然古人的这些观点大部分是基于自己的想象而且其含义也局限于哲学方面,但是可以说这是人类早期对混沌状态的一种探索。 在此后的上千年中,一代又一代的研究者们探索了无数未知的领域。以至于在混沌理论之前,没有人怀疑过精确预测的能力是可以实现的,一般认为只要收集够足够的信息就可以实现。十八世纪法国数学家拉普拉斯甚至宣称,如果已知宇宙中每一个粒子的位置与速度,他就能预测宇宙在整个未来的状态。然而混沌现象的发现彻底打破了这一假设。混沌系统对初始条件的敏感性使得系统在其运动轨迹上几乎处处不稳定,初始条件的极小误差都会随着系统的演化而呈现指数形式的增长,迅速达到系统所在空间的大小,使得预测能力完全消失[2]。例如,著名的蝴蝶效应:上个世纪70年代,美国一个名叫洛伦兹的气象学家在解释空气系统理论时说,亚马逊雨林一只蝴蝶翅膀偶尔振动,也许两周后就会引起美国得克萨斯州的一场龙卷风[3],可以说对天气的精准预测一直是人类未曾解决的问题。面对这样的问题,科学家们又用到了混沌这个词,看似又回到了起点,实际上今天的混沌理论与过去的说法已经有了天壤之别。 1903年,美国数学家J.H.Poincare在《科学与方法》一书中提到Poincare猜想,他把动力系统和拓扑学两大领域结合起来指出了混沌存在的可能性[4]。1963年美国气象学家爱德华·诺顿·洛伦茨提出混沌理论(Chaos),非线性系统具有的多样性和多尺度性。混沌理论解释了决定系统可能产生随机结果[5]。混沌也被认为是继量子力学和相对论之后,20世纪物理学界第三次重大革命,混沌也一样冲破了牛顿力学的教规。从此,混沌系统理论开始飞速发展,气象学、生理学、经济学中都发现了一种关于混沌的有序性。混沌理论正式诞生。

浅谈混沌理论的意义

浅谈混沌理论的哲学意义 姓名:文小刀

浅谈混沌理论的哲学意义 文小刀 摘要:本文首先介绍了混沌理论的内含和产生,在此基础上介绍了它对自然科学和哲学思维的影响,最后提出了混沌理论的几种应用,以期探寻混沌理论的哲学意义。 关键字:混沌理论影响应用哲学意义 混沌理论被认为是与相对论和量子力学齐名的震惊世界的第三大理论,是系统科学的重要组成部分。混沌理论这个迷人的“奇异吸引子”,吸引着人们去探索混沌奥秘的科学前沿,而且像极具生命力的种子,撒遍自然科学和社会科学各个领域的沃土。它将简单与复杂、有序与无序、确定与随机、必然与偶然的矛盾统一在一幅美丽的自然图景之中,推动了人类自然观与科学观的发展;也通过一系列崭新的范畴、语言和思维方式,充实了科学方法内容并促进了方法论的进步,对科学的发展和人类社会的发展必将产生深远的影响。 一、混沌理论的含义及其产生 混沌学是当代系统科学的重要组成部分,与相对论和量子力学的产生一样,混沌理论的出现对现代科学产生了深远的影响。混沌运动的本质特征是系统长期行为对初值的敏感依赖性,所谓混沌的内在随机性就是系统行为敏感地依赖于初始条件所必然导致的结果。我们可把混沌理解为:在一个非线性动力学系统中,随着非线性的增强,系统所出现的不规则的有序现象。这些现象可以通过对初值的敏感依赖性、奇异吸引子、费根鲍姆常数、分数维、遍历性等来表征。 混沌有如下的本质特征: 1.混沌产生于非线性系统的时间演化,作为系统基础的动力学是决定论的,无须引进任何外加噪声。因而混沌是非线性确定系统的内禀行为。 2.混沌行为对初始条件极具敏感,导致长期行为具有不可预测性,也即我们所说的确定系统产生的不确定性或随机性。这一特征不同于概率论中的随机过程,随机过程中的随机性是指演化的下一次结果无法准确预知,短期内无法预测,但长期演化的总体行为却呈确定的统计规律,混沌行为刚好相反,短期行为可确知,长期行为不确定。

混沌理论与语言研究

54混沌理论与语言研究 Chaos T eory and Language Research 撰文/林 斌 最近,意大利卡拉布里亚大学的数学家彼得洛·潘塔诺教授和语言学家埃莉奥诺拉·比洛塔教授采用混沌理论(下称“混沌论”)中的奇异吸引子(strange attractor)对自然语言进行了研究,发现了一些人类婴儿语言进化的动力学特征。该研究进一步证明了人类语言在优胜劣汰的竞争中,通过变异、遗传和自然选择的发展过程。有关专家认为,这项具有重要意义的科研成果是混沌论与语言研究相结合的产物。 混沌一词原指宇宙未形成之前的混乱、无序状态,现指现实世界中存在的一种貌似无规律的复杂运动形态。混沌论不仅将人们探索自然的好奇心吸引和凝聚到探索混沌奥秘的科学前沿,而且像极具生命力的种子, 撒遍自然科学和社会科学各个领域的沃土。它将简单与复杂、有序与无序、确定与随机、必然与偶然的矛盾统一在一幅美丽的自然图景之中,推动了人类自然观和科学观的发展;它是一种兼具质性思考与量化分析的方法,用以探讨动态系统中无法用单一的数据关系(如气象变化、化学反应、人口移动、社会行为等),而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预测的行为。今天,伴随计算机等技术的飞速进步,混沌论已成为一种影响深远、发展迅速、渗透性强的前沿科学理论。 美国气象学家爱德华?洛伦茨教授于1963年提出,一只南美热带雨林中的蝴蝶扇扇翅膀,可能引起美国得克萨斯州一场龙卷风,即著名的“蝴蝶效应”,意为初始条件下的微小变化可能带动系统中长期的巨大连锁反应,并由此衍生出混沌论。这一理论的内涵指的是复杂的确定性系统的内在随机性和不可预测性,它的最大价值在于为人类自然观带来了最为戏剧性的改变,它的最大贡献是用简单的模型获得明确的非周期结果;其中蝴蝶效应(butterfly effect)、分形结构(fractal structure)和奇异吸引子是它的三个重要概念。顺带一提,分形结构一词是由美籍法国数学家贝努瓦·曼德尔布罗特教授于1967年首先提出;奇异吸引子一词是由法国数学家、物理学家戴维·吕 埃尔教授于1971年首先提出。许多科学家认为,20世纪科学有三件辉煌的奇迹,它们分别是相对论、量子论和混沌论。混沌论一出现,很快就引起各学科的关注,并成为解释和研究混沌现象的有用工具。 上世纪80年代,学界开始采用混沌论来研究语言问题。1991年在美国伯克利举行的“语言研究的新方法与新视野”研讨会上,中国数学家、语言学家周海中教授曾建议创立“语言混沌论”。他指出,语言混沌论主要从混沌论的角度审视语言及其相关现象,用混沌论的方法及工具研究语言的复杂性、非线性问题;为了促进混沌语言研究的发展,有必要建立一种新型的语言研究范式。语言混沌论说明,语言发展是一个进化连续体,有线性的又有非线性的过程。语言系统含有非线性复杂系统,有着多层次、多方面的分形结构;而语言混沌现象却反映了人类世界依赖语言生存的状况。就目前情况来看,用混沌论来解释和研究混沌语言的新范式正在兴起。 美国心理语言学家、神经网络专家杰弗里?埃尔曼教授在1995年指出,混沌论对于理解语言具有潜在的价值,语言应当被看作是一种动态的复杂系统行为。他认为基于传统语言学研究的语言处理具有以下主要特征:对语言的处理是建立在互不相连的、独立于语境之外的符号的基础上的;语法规则是运算符,词项是运算对象;语法规则和词汇等是静态不变的;句子的生成就像用砖块砌墙一样,词汇是砖块而语法是黏结砖块的灰泥。 从以上的特征可以看出,传统的语言学研究深受还原论的影响。以往的语言研究总是倾向于把整个语言系统按层次或不同方面划分成块,忽略“次要”的细节或实行变量的“控制”,人为地割裂了语言系统中各因素之间的联系。事实上,语言不是一个机械性的结构,而是一个复杂性的系统;而且语言本身是一个开放性的系统,在其演化进程中受到大量因素的干扰和影响。因此,混沌论的系统整体性可以说是对还原论的强有力的挑战,也许我们可以从混沌论的这面镜子中窥探出语言的另一面,从而获得语言的全新 诺贝尔环形山,月面坐标,经度101.3°W,纬度15°N,直径48公里。以瑞典化学家阿尔弗雷德?诺贝尔的名字命名。 【月球环形山】特约专稿Invited Manuscripts

基于混沌理论下的英语教学设计

基于混沌理论下的英语教学设计 孙华 (中央民族大学少数民族语言文学系,北京100081) 摘 要:混沌学是社会科学和自然科学完美结合的理论,20世纪70年代末混沌学的理论已渗透至教学设计研究领域,对现代英语教学设计具有重要的指导作用。英语教学活动是一个动态的过程设计,应当掌握混沌学的理论,利用其特征如蝴蝶效应、分形、奇异吸引子等理论来思考,从而拓宽现代英语教学设计研究的视野。 关键词:混沌理论;英语教学设计;蝴蝶效应 中图分类号:G42 文献标识码:A 文章编号:1008-9128(2009)01-0116-03 一 混沌的阐释 混沌一词源于英文“chaos ”,原意是指一种混乱、 动荡和无序的状态。[1] 目前,还难以给出一个关于混沌的明确统一的定义,然而,部分科学家对混沌的表述有:混沌是“确定系统的内在随机运动”(费根包 姆);“混沌是非周期性的有序”(赫柏林);“混沌是宏观无序、微观有序的现象”(钱学森)……根据上述理解,可以做出如下的理解:混沌是指确定的非线性 系统在一定条件下所呈现的不确定的或不可预测的随机现象;是确定性与不确定性,或规则性与非规则性,或有序性与无序性融为一体的现象。[2] 其不确定性或无序、随机性不是来源于外部干扰,而是来源于系统内部。 二 混沌理论的特征 为了正确理解混沌理论,必须把握以下三个关键 的概念,了解混沌学的特征: 1.对初始条件的敏感性(Butterfly effect )又称蝴蝶效应,是研究混沌理论的出发点,是对系统混沌不稳定性的形象描述。该概念源于混沌学开创人之一E .N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为《蝴蝶效应》的论文,其中的论断是:在巴西一只蝴蝶扇动能在美国得克萨斯州发生一 场龙卷风,并由此提出了天气的不可准确预报性。[3] 就是说系统的混沌运动,无论是离散的或连续的、低维的还是高维的、时间演化的还是空间分布的,均对初始值具有极度敏感性。这一特征也常被称作“对初 始条件的敏感依赖性”,即在起初发展方向上的一个微小变化,会产生出完全不同的现象。因为初始条件是不稳定的,不为人知的,系统某一部分中的微小混乱所产生的后果,能导致系统其它部分的巨大变化,这对培养学生的发散思维有很大的启发和借鉴作用。 2.分形自相似性(Fractals ) 分形是混沌的具体表现形式。一般把其组成部分以某种方式与整体相似的整体称为分形,有时间演化分形和空间分布分形。就如一条河流的支流里会发现还有支流一样,分行的产生一个嵌套递归的过程。分形具有二个普遍特征:第一,它们自始至终都是不规则的;第二,在不同的尺度上,不规则程度却是一个常量。混沌学与分形在很大程度上依赖于计算机的进步,对纯数学的传统观念提出了挑战。在混沌集合的计算机图像中,常常是轨道不稳定的点集形成了分形,这些分形由一个确切的规则(对应一个动力系统)给出:它们是一个动力系统的混沌集,是各种各 样的奇异吸引子。 [4] 3.奇异吸引子(Strange attract ors )所谓吸引子是指这样的行为:它使系统被吸引、约束、控制、限定着物体的运动范围。有三类不同的吸引子:不动点吸引子、有限极限环吸引子、奇怪吸引子。不动点吸引子的作用是约束系统达到一个静止稳定态;有限极限环吸引子是指重复或循环代表系统的周期运动;奇怪吸引子是非平衡、非线性系统演化的一种归宿,代表系统的混沌运动。奇怪吸引子通过诱发系统向不规则发展,使系统产生复杂、丰富、多 收稿日期:2008-12-10 作者简介:孙华(1971-)辽宁省辽阳市人,文学硕士,在读博士,主要研究方向:语言学及应用语言学。 第7卷 第1期2009年2月 红河学院学报Journal of Honghe University Vol .7 No .1 Feb .2009

混沌理论及其在经济学中的发展

混沌理论及其在经济学中的发展 摘要:利用数学知识来解释经济现象和经济理论历来是经济研究的热点,但经济系统本身就是由多种因素相互作用的非线性系统,时间上的不可逆性、线路上的多重因果反馈环及不确定性使其具有非常复杂的非线性特征。所以,改用非线性系统来研究经济学具有非常现实的意义。而混沌理论就是数学非线性系统中的一颗奇葩。因此,先介绍了混沌理论,并指出混沌经济系统的本质特征,然后总结了混沌经济学研究的发展及其意义。 关键词:混沌理论;混沌经济;研究;发展 1 混沌理论 混沌(chaos)是法国数学家庞加莱19世纪——20世纪之交研究天体力学时发现的,不过,由于当时牛顿力学在科学中占有统治地位,因而大多数数学家和物理学家都不理解。由于长久以来世界各地的物理学家都在探求自然的秩序,而面对无秩序的现象如大气、骚动的海洋、野生动物数目的突然增减及心脏跳动和脑部的变化,却都显得相当无知。这些大自然中不规则的部分,既不连续且无规律,在科学上一直是个谜。 1972年12月29日,美国数学家——混沌学开创人之一E.N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为《蝴蝶效应》的论文,提出一个貌似荒谬的论断:在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美国得克萨斯州产生一个龙卷风。用混沌学的术语来表述,那就是天气对初值的敏感依赖性,即天气是不可能长期预报的。1986年,英国皇家学会在一次关于混沌的国际会议上提出了混沌的定义:数学上指在确定性系统中出现的随机状态。 混沌在之后的整个20世纪才被确定下来,有人把相对论、量子力学和混沌理论称为20世纪科学中的传世之作。混沌作为一种复杂运动形式,其影响最大的时期是20世纪80年代到90年代。从数学角度看,混沌是继不动点(平衡点、均衡点)、周期循环(极限环、周期运动)、拟周期运动(准周期运动)之后,另外一种新型的运动类型。对初值的敏感性和无序中的有序是混沌的两个特性。 2 混沌经济系统 著名的美国经济学家诺贝尔经济学奖获得者保罗.A.萨缪尔森钟指出:“经济学的规律只是在平均意义上才是对的,它们并不表现为准确的关系。”按照他的这种思想,在经济学领域里对混沌的理解和把握可以不必太拘泥于数学定义的苛刻与抽象,只需从平均意义上把握混沌的主要本质特征就可以了。所以就“平均意义”而言,我们可以从混沌经济系统所具有的本质特征入手来进行综合判断。 2.1 积累效应 积累效应俗称蝴蝶效应,即系统演化对初始条件的敏感性。在混沌出现的参数范围内,初始条件的一个微小误差在迭代过程中会不断的放大,不但使迭代结果变得极为不同,而目在近似随机的历经了整个吸引子以后,使得系统的长期预测变为不可能。刚开始,许多人认为这是由于人的能力不够所造成的。从客观上讲,在初始条件变化后的迭代过程中,确实存在两种误差:一种来自于物理量本身的测量误差。任何测量都有误差,只是仪器越精密,误差会越小,但科学技术再发展也不可能造出一台绝对没有误差的仪器;另一种来自于计算机,即使计算出一个整数,它也可能在小数点若干零后加上一个尾巴。同时在迭代过程中要把

基于混沌理论的交通流短时预测模型

第31卷第5期2006年10月 昆明理工大学学报(理工版)JournalofKunmingUniversityofScienceandTechnology(ScienceandTechnology)Vol.31 No.5 Oct.2006 收稿日期:2005-06-28.基金项目:教育部博士点基金项目(项目编号:20030213030);哈尔滨工业大学校基金资助项 目(项目编号:HIT.2002.76) 第一作者简介:李洪萍(1977~),女,讲师,博士研究生.主要研究方向:交通流理论、道路通行能力. E-mail:rockpm@sina.com 基于混沌理论的交通流短时预测模型 李洪萍,裴玉龙 (哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150090) 摘要:交通流预测是交通系统可行性分析、交通设计和交通管控的基础,短时预测是交通流预测 的难点.论文在分析现有交通流预测方法的基础上,提出了一种基于混沌理论的交通流短时预测 方法,利用基于小数据量的Wolf改进算法计算了流率序列的最大Lyapunov指数.将基于Lya-punov指数的一维预测模式具体化,建立了交通流短时预测模型,并对模型进行了改进,改进后的预测结果具有较高的精度.该模型在智能交通系统(ITS)的交通控制与诱导方面具有广阔的 应用前景. 关键词:交通流时间序列;混沌;Lyapunov指数;短时预测模型 中图分类号:U491文献标识码:A文章编号:1007-855X(2006)05-0095-05 AChaosTheory-BasedModelofShort-TimeForecastingofTrafficFlow LIHong-ping,PEIYu-long (SchoolofTransportationScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China) Abstract:Trafficflowforecastingisthebasisoffeasibilityanalysisoftrafficsystem,trafficdesign,trafficman-agementandcontrol,inwhichtheshort-timeforecastingismoredifficult.Theexistingtrafficforecastingmod-elsareanalyzed,andanewshort-timeforecastingmodelbasedonchaostheoryisdeveloped.TheLargestLya-punovExponentofflowrateseriesisestimatedwiththeimprovedWolfarithmeticmethodbasedonsmalldatasets.Ashort-timeforecastingmodelisdevelopedfromtheone-dimensionalforecastingmodebasedontheLargestLyapunovExponent.TheforecastingprecisionoftheimprovedmodelisrelativelyhighandthemodelhasawidepotentialintrafficcontrolandinducementinITSfield.Keywords:trafficflowseries;chaos;LyapunovExponent;short-timeforecastingmodel 0引言 交通运输系统的目标确定、可行性分析、方案设计、方案评价与决策都需要了解系统整体或要素的未 来发展变化规律,这就需要借助于科学的预测技术和预测方法[1].在公路网和城市道路网络规划、道路规 模确定及交通管理与控制中,预测均具有举足轻重的作用. 交通流参数预测属于时间序列预测范畴,即将观测值按照时间先后排列,进行分析并对未来趋势进行预测.交通流参数预测是进行交通管理与控制的前提,预测的精度直接影响到交通管控措施的效果.国内外学者对交通预测问题做了大量的研究和探讨,针对预测目的的不同,建立了多种模型与方法. 随着交通数据采集技术的发展,利用视频数据采集设备或车辆传感器已可以直接观测得到交通量、车速的时间序列,这些数据反映了交通系统在驾驶员、车辆、道路和环境的综合作用下发生的动态变化过程, 这种单一变量时间序列包含了十分丰富的混沌信息[2],蕴藏着与交通流状态相关联的变量系统的变化痕 迹.本文利用视频数据采集系统获取的高速公路的交通流率数据,不直接考虑各种随机因素的影响,而是

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