复杂系统的自组织临界性研究
发布时间：2022-12-25 15:21
自组织临界性理论（SOC理论）是一门新兴理论,是国外80年代才提出来的科学范畴。该理论解释了广延耗散动力系统的组织原则,即自然界中开放、远离平衡态、相互作用的耗散动力系统通过自组织过程,自发地向临界态演化。处于自组织临界态（SOC态）的系统具有长程时空关联性,一件小的事件的扰动有可能会引起连锁反应甚至“雪崩”。当系统达到SOC态时,能量耗散事件的强度或尺度分布服从幂律关系（标度不变性）。在这种临界态势下,系统具有最大的复杂性、演化性和创新性。 本文围绕了这一理论,探求了几类复杂系统的自组织临界性,得到了一些有意义的结果。 （1）研究几类具有SOC性质的元胞自动机模型的演化行为,给出了算法步骤,并进行了仿真试验。其中发现沙堆模型达到SOC态时的平均沙粒数一直持续在2.09左右,森林火灾模型的火灾分布具有分形树的特点。 （2）结合遗传算法研究SOC理论在数值优化计算中的应用。详细地分析了SOC用在遗传算法中的理论基础,提出了改进的灭绝算子和变异算子,并进行了收敛性分析。研究结果表明,在同等系统条件下,加入了SOC思想的遗传算...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究动态
1.3 本课题立题依据与研究内容
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
第二章 自组织临界性简介及其主要性质
2.1 基本概念
2.1.1 复杂系统
2.1.2 自组织
2.1.3 耗散结构
2.1.4 临界性
2.1.5 自组织临界性
2.2 自组织临界性的主要特点
2.2.1 空间效应上的分形结构
2.2.2 时间效应上的1/f 噪声
2.3 理想动力系统中的自组织临界性
2.4 自组织临界性和其他复杂性科学范畴之间的关系
2.4.1 自组织临界性与混沌
2.4.2 自组织临界性与复杂适应系统
第三章 自组织临界性的元胞自动机模型
3.1 元胞自动机
3.2 沙堆模型
3.3 森林火灾模型
3.4 生命游戏模型
3.5 小结
第四章 自组织临界性在进化算法中的应用
4.1 引言
4.2 基于自组织临界演化行为的遗传算法设计
4.2.1 自组织临界变异算子
4.2.2 自组织临界灭绝算子
4.2.3 收敛性分析
4.3 实验与分析
4.3.1 测试函数
4.3.2 测试结果
4.4 小结
第五章 自组织临界性在经济系统中的应用
5.1 引言
5.2 自组织临界性在中国证券市场的实证分析
5.2.1 证券市场广泛存在的标度现象
5.2.2 中国证券市场的标度不变性
5.2.3 标度不变性与自组织临界性间的关系
5.3 中国证券市场的自组织临界拓扑位形
5.4 小结
第六章 结束语
6.1 总结
6.2 进一步的工作
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间作者的学术工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于免疫选择和自组织临界变异的进化算法[J]. 曹先彬,段建国. 系统仿真学报. 2004(08)
[2]异质森林火灾模型及火灾扑救对森林生态系统的影响[J]. 刘广义,宋卫国,于彦飞. 火灾科学. 2004(02)
[3]岩石蠕变破坏过程的自组织特征分析[J]. 汤士杰,陈沅江,潘长良,王文星. 勘察科学技术. 2004(01)
[4]证券市场的标度理论及实证研究[J]. 庄新田,黄小原. 系统工程理论与实践. 2003(03)
[5]自组织临界性与大规模森林火灾的防治[J]. 宋卫国,汪秉宏,舒立福,K.Satoh,范维澄,赵林城. 自然科学进展. 2002(10)
[6]煤层底板突水自组织临界特性研究[J]. 王连国,宋扬. 岩石力学与工程学报. 2002(08)
[7]泥石流暴发的应力自组织临界特性[J]. 王裕宜,詹钱登,韩文亮,李昌志. 自然灾害学报. 2002(03)
[8]有限尺度效应对森林火灾模型自组织临界性的影响[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 科学通报. 2001(21)
[9]中国森林火灾的自组织临界性[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 科学通报. 2001(06)
[10]整数型森林火灾模型及其自组织临界性[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 火灾科学. 2001(01)
本文编号：3726867
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究动态
1.3 本课题立题依据与研究内容
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
第二章 自组织临界性简介及其主要性质
2.1 基本概念
2.1.1 复杂系统
2.1.2 自组织
2.1.3 耗散结构
2.1.4 临界性
2.1.5 自组织临界性
2.2 自组织临界性的主要特点
2.2.1 空间效应上的分形结构
2.2.2 时间效应上的1/f 噪声
2.3 理想动力系统中的自组织临界性
2.4 自组织临界性和其他复杂性科学范畴之间的关系
2.4.1 自组织临界性与混沌
2.4.2 自组织临界性与复杂适应系统
第三章 自组织临界性的元胞自动机模型
3.1 元胞自动机
3.2 沙堆模型
3.3 森林火灾模型
3.4 生命游戏模型
3.5 小结
第四章 自组织临界性在进化算法中的应用
4.1 引言
4.2 基于自组织临界演化行为的遗传算法设计
4.2.1 自组织临界变异算子
4.2.2 自组织临界灭绝算子
4.2.3 收敛性分析
4.3 实验与分析
4.3.1 测试函数
4.3.2 测试结果
4.4 小结
第五章 自组织临界性在经济系统中的应用
5.1 引言
5.2 自组织临界性在中国证券市场的实证分析
5.2.1 证券市场广泛存在的标度现象
5.2.2 中国证券市场的标度不变性
5.2.3 标度不变性与自组织临界性间的关系
5.3 中国证券市场的自组织临界拓扑位形
5.4 小结
第六章 结束语
6.1 总结
6.2 进一步的工作
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间作者的学术工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于免疫选择和自组织临界变异的进化算法[J]. 曹先彬,段建国. 系统仿真学报. 2004(08)
[2]异质森林火灾模型及火灾扑救对森林生态系统的影响[J]. 刘广义,宋卫国,于彦飞. 火灾科学. 2004(02)
[3]岩石蠕变破坏过程的自组织特征分析[J]. 汤士杰,陈沅江,潘长良,王文星. 勘察科学技术. 2004(01)
[4]证券市场的标度理论及实证研究[J]. 庄新田,黄小原. 系统工程理论与实践. 2003(03)
[5]自组织临界性与大规模森林火灾的防治[J]. 宋卫国,汪秉宏,舒立福,K.Satoh,范维澄,赵林城. 自然科学进展. 2002(10)
[6]煤层底板突水自组织临界特性研究[J]. 王连国,宋扬. 岩石力学与工程学报. 2002(08)
[7]泥石流暴发的应力自组织临界特性[J]. 王裕宜,詹钱登,韩文亮,李昌志. 自然灾害学报. 2002(03)
[8]有限尺度效应对森林火灾模型自组织临界性的影响[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 科学通报. 2001(21)
[9]中国森林火灾的自组织临界性[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 科学通报. 2001(06)
[10]整数型森林火灾模型及其自组织临界性[J]. 宋卫国,范维澄,汪秉宏. 火灾科学. 2001(01)
本文编号：3726867
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