微尺度电动混合混沌反控制方法

针对被动式混沌微混合器受控性差且加工难度大等缺点,基于广义混沌同步理论,提出了一种运用混沌电场对微流控芯片有序层流流体进行主动混合的电动混沌反控制方法.该方法将Duffing混沌模型施加于微流控芯片混合室的壁面电极,结合微流控芯片微混合室建立控制模型,采用Rosenstein小数据量混沌评价法对流体混沌效果量化评价,进一步优化Duffing混沌反控制算法模型参数.对优化后的混合混沌反控制算法与传统正余弦控制算法进行性能分析.研究结果表明,优化后Duffing算法控制流体进入混沌状态的时间比传统正余弦算法提前了约27.3%,最大Lyapunov指数提高约25%,说明该方法有效地提高了微流控芯片微混合器的混沌混合效果.     

军备竞赛的混沌动力学模型

混沌力学模型在物理学中的成功应用,极大地激发了科学家将它应用于更广泛的诸如军备竞赛这样的领域中去.如果把从和平到战争的转变看成是从稳定到不稳定、从有序到混沌的转变,那么,混沌动力学模型十分确切地描述了这一转变过程.     

天然分形图案:大自然的绮丽之美

<正>从海螺、螺旋星云,再到人类的肺脏结构,我们身边充满各种各样的混沌图案:一种几何形状,被以越来越小的比例反复折叠而产生不能被标准几何所定义的不标准形状和表面的分形图案。分形的数学之美     

光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳定

在时间域上,对于光学非线性系统中一定条件下所出现的不稳定与混沌现象人们已作了大量的工作.近几年,随着不断对光学系统横向效应的注意,这一方面的工作也有单纯研究系统的时间行为向时空方向深入.这些非线性系统不仅包括熟知的激光放大系统,还包括近年来人们越来越感兴趣的光折变振荡器 在实验中,这种振荡器同样表现出丰富的时空行为,例如光场横向空间上相位奇点的出现、横模巡游及时空混沌现象等等.而且与激光振荡器相比时空现象更容易观察,从而为研究非线性系统的时空动力学行为提供了较好的物理模型.两束光通过光折变介质时,干涉强度花样所感应出的折射率光栅,在一定条件下将引起两束光之间能量的转移,从而使得一束光在通过介质后得到放大.由此可构成以光折变材料为增益介质的振荡器,1986年这种振荡器首先在BasiO_3晶体上得到了实现.在理论方面,虽然已给出了光折变振荡器的一些输出特性,其中包括多模的竟争现象,但却未能完全反映     

混沌保密通信的最新进展

迄今利用混沌进行秘密通信大致分为三大类：第一类是直接利用混沌进行秘密通信;第二类是利用同步的混沌进行秘密通信;第三类是混沌数字编码的异步通信,第二类是国际上研究的一大热点,正在发展为高新技术的一个新领域,混沌通信具有许多优点：（1）保秘性强,因为具有宽带特性,特别是利用时空混沌增强抗破译、抗干扰（鲁棒性）能力;（2）具有高容量的动态存储能力;（3）具有低功率和低观察性;（4）设备成本低等,现在已经提出了同步混沌通信三大保密技术;混沌遮掩、混沌调制和混沌开关技术,本文着重综述了近三年来混沌同步三大保密技术的主要进展,包括理论、设计思想、目前的研究热点、有实用价值又可能实现的十种保密通信方案,其中,混沌遮掩五种,混沌开关两种及混沌调制三种,并分析了各种方案的优缺点,最后,给出了混沌保密通信研究中保密技术的应用展望,这是一个在21世纪大有发展前景的极富挑战性的高新科技领域。     

基于小世界网络的多智能体及传染病时空传播模拟

提出建立一种新的基于小世界网络的多智能体传染病时空传播模型, 模型中多智能体系统用于反映个体间的时空动态相互作用, 而小世界网络用来表示多智能体之间的社会关系. 模型主要由智能体属性定义、移动规则、邻域、社会关系网络的构建以及智能体状态转换规则几部分所组成. 其中, 智能体社会关系网络的构建以及状态转换规则的确定是模型的核心. 与传统的传染病传播模拟模型相比, 该模型引入了个体对感染“记忆”的时间衰减效应、个体间的空间距离以及社会关系对感染的影响. 利用所提出的模型, 选取广州市为实验区, 在Swarm平台上模拟了流感的时空传播过程. 与传统的传染病系统动力学SEIR模型以及基于多智能体系统的传染病传播模型相比, 该模型的模拟结果与实际观测数据更为接近. 建立可用于真实地理环境的传染病时空传播模拟模型, 将有助于把握传染病的时空传播规律, 为相关部门控制传染病的蔓延提供科学的决策依据.     

超混沌同步及其超混沌控制

混沌控制及其应用已成为非线性科学中的前沿热门课题之一,混沌同步则是混沌控制领域中一个引人入胜的新发现.关于国内外的进展概况,我们已作了专题综述评论.混沌同步在Pecora和Carroll的开创性工作之后,同步现象取得了进一步拓广.这些拓广都必将促进混沌控制的应用.     

混沌的神经网络

现在研究神经网络的人很多,但主要是人工神经网络。最近,有几个实验室分析了健康人的脑电图,发现其中存在混沌的证据;混沌也会是神经系统的正常特征。其实,尤其在一个单独的生物神经元中,可以在实验上观察到混沌性态,而这是一般人工神经元所没有的。本文介绍一种单独神经元的模型,它能够定性地描写实验观察到的混沌响应。一、神经元的非线性动力学模拟生物神经元动态的历史要追溯到早期的一些著名模型,例如MoCulloch-Pitts神经元(1943)和     

《混沌生物学》（生命科学交叉系列）

混沌是继相对论、量子力学之后20世纪科学的第3次革命．本书从生态学中最简单的虫口模型谈起，深入浅出地介绍了在生命科学中通向混沌的倍周期分岔、阵发混沌和准周期道路，以及混沌的基本特征、判别和解析分析方法，特别介绍了在生态学、生物化学、分子生物学、流行病学及生物学相关领域的研究成果及应用，并对混沌控制的机制和方法及在生物学中的意义进行了描述．     

基于嗅觉模型的电子鼻仿生信息处理技术研究进展

受生物嗅觉原理的启发, 将现代传感技术、电子技术和模式识别技术等紧密结合研制成的新颖仿生检测仪器——电子鼻已经在许多领域引起了广泛重视. 生物嗅觉基础研究的成果与计算神经科学交融, 又进一步丰富了人工嗅觉理论, 促进了电子鼻的发展. 文中综述和比较了生物嗅觉与人工嗅觉的信息处理原理, 概述了几种嗅觉模型在电子鼻仿生信息处理中的应用现状, 并结合作者的研究工作, 着重介绍了一种混沌嗅觉神经网络及其学习规则和时空动力学特性应用于电子鼻的研究进展和前景展望. 将生物嗅觉的各种现象、机理融入到电子鼻信息处理技术中, 不仅增强了电子鼻的仿生概念, 而且在气味识别中能更接近生物嗅觉的优良性能, 但是也面临许多问题有待技术界和理论界协力解决.     

控制与混沌控制

混沌控制与通常意义下的控制之间有差别,通常意义下的控制常常把着眼点放在目标轨道的稳定性上,且将系统控制到一个稳定目标;而混沌控制主要利用不稳定性来实现,通常利用同一系统的混沌控制来实现多目标控制.混沌控制的概念可以用来讨论复杂系统pattern形成的起因.     

埃歇尔的《圆的极限Ⅲ》

荷兰艺术家埃歇尔(M.C.Escher)的彩色木刻图《圆的极限Ⅲ》是根据双曲平面的欧几里得模型所作的镶嵌图案,而这个模型是H.庞加莱的天才创造。在埃歇尔的图上,我们看到一个包含无数条鱼的圆,双曲平面上的每一点对应于圆内的一点,至于圆外,则     

小波函数反馈法控制束晕-混沌

强流加速器中的束晕-混沌现象是强流离子束重要应用中极其关键的问题之一.不仅必须深入研究这类束晕-混沌的特性及其产生的物理机制,而且更需要研究对束晕-混沌的控制方法.从混沌控制的策略出发,我们已探讨了束晕-混沌产生的某些物理机制,并提出了非线性反馈控制方法,实现了对束晕-混沌的抑制和初步控制.本     

周期脉冲控制R?ssler系统

最近出于利用混沌的目的,控制混沌吸引了广泛的注意.在已提出的各种方法中,一种很简单的方法是用周期扰动控制混沌.对该方法已有的研究大多是针对周期强迫的非自治方程系统,而对自治系统及无方程的情况研究的很少.我们从一维映象出发提出了一种新的利用周期脉冲控制混沌的方法.该方法是对系统变量施加脉冲扰动使一维映象临界点(导数为零)的正向轨道与逆向轨道在合适的点上相连,构成一条新的稳定周期轨道,从而达到控制混沌的目标.在这种机制下可以针对某些具有特定动力学特征的期望轨道预先计算出扰动的参数,同时这种计算不要求知道系统的运动方程.这是其他周期信号控制混沌方法做不到的.     

从近距离观察光的衍射现象结果中认识光的波粒二象性

世界万物是由一种"物质"通过多种多样的运动形成的,很久以前有人称这种"物质"叫"以太",请允许我在这里称其为"动子".物质是由"动子"通过不同的群体运动形式表现出来,而物质之外的时间、空间等元素都是因"动子"的运动产生或改变.文章将初步建立一个由类似于相对论时空观的时间、空间模型,并用这个模型来辨析相对论的时空理论.通过建立的模型证实相对论的时空理论存在的局限性.     

具有庞加莱子群形变群对称性时空中的场论构造

当今物理实验对局域Lorentz和CPT对称性的破缺程度给出了严格的限制,但同时有诸多细微现象都似乎表示这两者可能是破缺的.找到这种可能的破缺并给出匹配的合理的物理图景,将是一件很有意义的事情.由于对所有洛伦兹子群与时空平移群的半直积群进行形变所可能得到的形变群其相应的时空几何实现基本都是Finsler类型的,在本文中研究了这些时空几何中的质点动力学,得到了其色散关系,并据此研究了这些Finsler时空所容许的场论模型,讨论了标量场、旋量场、矢量场和规范耦合的动力学和相对闵氏时空中场论由形变引起的修正.本文选择研究的Finsler结构,具有明显的时空方向依赖性的.因而,如果时空是Finsler的,那么可以通过某些精心设计的实验观测到这种方向依赖性.     

耦合反馈激光混沌振幅调制全光逻辑门及光电复合逻辑门研究

理论研究耦合反馈半导体激光器混沌同步及其在光学数字逻辑门中的应用, 构建了三种基本的全光XNOR, NOR, NOT 门以及光电复合NOR 光学数字逻辑门的物理模型, 定义了这些逻辑门的计算原理和方法. 基本物理方法是, 让外部光注入到2 个激光器中产生激光混沌输出, 通过两激光器激光的相互耦合及反馈实现混沌同步. 在此基础上, 利用光的外部调制方法让两相互耦合激光分别在振幅调制下控制混沌同步或非同步, 实现了全光逻辑门的功能与计算. 然后联合激光的外部调制和激光器电流调制, 控制混沌同步或者非同步, 实现了光电复合逻辑门的功能与计算. 另外, 详细地数值分析了激光混沌再同步与再非同步对逻辑输出影响等问题, 结果证明了该方案的科学合理性与可行性.     

基于相空间重构的预测方法及其在天气预报中的应用

混沌是近代非常引人注目的研究热点,它掀起了继相对论和量子力学以来基础科学的第三次大革命.混沌现象从表面上看是随机的、不可预报的,事实上却是按照严格的、易于表述的规则运动着.基于混沌动力学的预测和预报应用的研究已取得了长足的进步.本文介绍了基于混沌动力学的相空间重构方法及对其所作的改进,并利用安徽省淮河流域近42年的降水数据进行了预测和验证,说明改进后的方法的有效性.     

混沌和分形的普适常数的物理意义

混沌吸引子普适常数包含哪些物理内容?或者说,分形维数的物理意义是什么?这是目前混沌与分形理论发展过程中人们关心的重要问题,因为这一问题的解决与建立混沌控制的理论框架和分形的动力学机制之间有直接联系.本文根据拓扑思想重建了一种能态动力学系统,并在该系统中能量“分级极值”结构的前提下,对混沌和分形的基本特征进行讨论,其结论是把混沌和分形的普适常数的物理意义归于“能级变化率”的概念.     

水资源管理时态GIS时空数据模型研究

水资源信息具有明显的时空特性。水资源管理对时间和空间信息处理的实际需求促进了人们对水资源管理时态地理信息系统的研究,而水资源信息时空数据模型是水资源管理时态地理信息系统建立的核心。文章在分析讨论水资源信息时空特性的基础上,深入研究了基态修正模型,并对其进行了修正,提出了多基态变级差修正模型,该模型大大减小了水资源时空数据的存储空间及冗余度,提高了水资源时空数据查询与分析的效率,将水资源信息的时间、空间、属性数据有机地结合起来。