下载文档原格式
一混沌现象，定义及其基本特征二混沌系统的数学模型及分析三杜芬系统检测弱信号的思想四混沌判别方法及混沌系统判据五混沌系统的进一步发展六进一步的想法和理解一混沌的想象，定义及其特征混沌并非无序，简单确定的系统不仅可以产生简单确定的行为，还可以产生貌似随机的不确定行为，即混沌行为。
混沌是指确定的宏观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，规则性与非规则性或有序性与无序性融为一体的现象；目前在不同的学科领域里对混沌有不同的理解和表达方法，体现出在各自领域中的应用特点。
1）混沌是非线性动力系统在一定控制参数范围内产生的，对初始条件具有敏感依赖性的非周期行为的状态，处于这种行为状态的系统称为混沌系统。
其中非线性是动力系统出现混沌行为最根本的条件，是系统必然要具备的因素。
（2）在决定论混沌中，混沌是一种动力学系统的演化形式。
在经典力学中，不论耗散系统还是保守系统的运动，都可用相空间中的轨迹来表示。
混沌运动是确定论系统中局限于有限相空间的轨道的高度不稳定的运动。
（3）世界知名的动力气象学家，混沌理论的创立者之一Lorenz指出混沌具有三个特点1貌似随机；2对初始条件敏感的依赖性；3敏感的依赖于初始条件的内在变化。
二混沌特征（1）对初始条件的敏感依赖性表现为对一条混沌轨道施加无穷小的扰动，则在时间演化过程中该轨道将以指数律发散的形式偏离原轨道。
典型的现象是蝴蝶效应，也可用“失之毫厘，谬以千里”（2）长期不可预测性混沌的非线性动力学特性决定了混沌是不可以预测的，混沌对初始值的敏感性说明对其进行预测存在一定难度。
对于一个混沌过程，对初始值的敏感性导致了每预测一次就会丢失一部分信息，当预测若干次后，丢失的信息越来越多，剩余的信息不足以进行合适的预测，因此混沌不适合做长期预测。
（3）分形性分形性指混沌的运动轨线在相空间中的行为特征，表示混沌运动状态具有多叶，多层结构，且叶层越分越细，表现为无限层次的自相似结构。
混沌理论简介集智百科“集智百科精选”是⼀个长期专栏，持续为⼤家推送复杂性科学相关的基本概念和资源信息。
作为集智俱乐部的开源科学项⽬，集智百科希望打造复杂性科学领域最全⾯的百科全书，欢迎对复杂性科学感兴趣、热爱知识整理和分享的朋友加⼊！今天分享复杂性科学领域⾥⾯⼀个⾮常本质的理论：混沌理论。
本⽂将介绍混沌理论的基本概念，相关概念，著名学者，⼀些学习资源推介，供⼤家深⼊学习。
⽬录⼀、什么是混沌理论？⼆、混沌理论的相关概念三、混沌理论的⼏个典型⽰例四、相关资源推荐五、集智百科词条志愿者招募1、什么是混沌理论？“南美洲⼀只蝴蝶扇⼀扇翅膀，就可能会在佛罗⾥达引起⼀场飓风。
”想必⼤家对这样⼀句话都不陌⽣，这⾥描述的就是⼀种典型的混沌现象：蝴蝶效应。
混沌是⼀个由⾮线性效应引起的⼀个相当独特的现象，具有对初值的敏感性、⽆周期性、长期不可预测性以及分形性和普适性等特点。
混沌理论则是研究这⼀类典型现象的理论，是系统从有序突然变为⽆序状态的⼀种演化理论，是对确定性系统中出现的内在“随机过程”形成的途径、机制的研讨。
2.混沌的重要概念混沌边缘（Edge of chaos）混沌边缘（Edge of chaos）是⼀个⽤来形容由计算机科学家克⾥斯托弗·朗顿发现的现象。
最开始该现象被⽤来描述⼀个变量λ的⼀段取值范围，该变量是作为细胞⾃动机的⼀个参数。
当λ变化，细胞⾃动机的⾏为会产⽣相变。
克⾥斯托弗·朗顿（Christopher Langton)发现λ的某⼀⼩段取值可以使细胞⾃动机具有通⽤计算的能⼒。
根据λ的连续变化能够得到四种细胞⾃动机之间的过渡转化图景即：固定点->周期->复杂->混沌，因此我们说，复杂的结构诞⽣于混沌的边缘。
点击官⽹链接体验不同阈值下的混沌边缘状态吸引⼦（Attractor）吸引⼦（Attractor）是微积分和系统科学论中的⼀个概念。
⼀个系统有朝某个稳态发展的趋势，这个稳态就叫做吸引⼦。
混沌理论发展现状的综述摘要：混沌理论是非线性科学的重要理论，是20世纪的三大科学革命之一，自提出以来在各个领域得到了广泛的应用，具有极大的研究意义。
本文基于前人研究工作的基础上，总结了国内对于混沌理论的研究现状，并提出了其发展方向。
关键词：1•前言混沌现象是自然界的一个普遍现象，所以在工程实际中系统会不可避免的出现混沌现象而不能正常工作，这对生产生活造成了极大的影响。
我们希望系统能够稳定的工作，并且能很好的对系统进行控制，使它按照人们的要求去工作。
总的来说，研究混沌，目的就是为了在工程中应用混沌、避开混沌。
因此，按照这一原则，用工程手段来处理混沌问题或者利用混沌解决实际问题具有十分重要的现实意义。
近代以来，我国对混沌现象不断地进行着探索与研究，本文将对我国混沌理论的发展情况进行综述。
2.国内研究现状我国物理学界对混沌现象的注意，始于1980年夏天在大连举行的第二届全国非平衡统计物理会议。
我国著名的混沌学家、中国科学院院士郝柏林指出：“混沌，这个在中外文化渊源悠久的词，正在成为具有严格定义的科学概念，成为一门新科学的名字，它正在促使整个现代知识体系成为新科学。
"他还指出："越来越多的人认识到,这是相对论和量子力学问世以来，对人类整个知识体系的又一次巨大冲击.这也许是20世纪后半叶数理科学所做的意义最为深远的贡献。
〃1983年，郝柏林院士在《物理学进展》1983年第3期上发表长篇论文“分岔、混沌、奇怪吸引子、湍流及其它〃，这是在中国传播混沌学的最重要的文献之一。
1984年11月在桂林举行“非线性系统中不稳定性和随机性〃学术讨论会时，80多位来自高等学校和科学院各所的与会者反映了我国各个学科工作者己经取得的一批研究成果，混沌现象的研究己经明确属于基础研究范围。
科学院一批研究所进行了有关混沌的理论或实验研究课题。
理论物理研究所在临界慢化、分频釆样方法、一维映像的符号动力学和用符号动力学于常微分方程周期窗口排序，以及吸引子维数计算等方面有一批结果，并将混沌研究列为开放所的课题。
混沌理论混沌理论混沌理论是当今世界最伟⼤的理论之⼀。
它是社会科学与⾃然科学最完美结合的理论.它研究如何把复杂的⾮稳定事件控制到稳定状态的⽅法，它研究世界如何在不稳定的环境中稳定发展的问题。
.混沌⽅法对于处理复杂多变、动荡不定的重⼤事件有特殊功效混沌世界是纷繁复杂多变的世界。
“相对论消除了关于绝对空间和时间的幻想；量⼦⼒学则消除了关于可控测量过程的⽜顿式的梦；⽽混沌则消除了拉普拉斯关于决定论式可预测的幻想。
”⼀点就是未来⽆法确定。
如果你某⼀天确定了，那是你撞上了。
第⼆事物的发展是通过⾃我相似的秩序来实现的。
看见云彩，知道他是云彩，看见⼀座⼭，就知道是⼀座⼭，凭什么？就是⾃我相似。
这是混沌理论两个基本的概念。
混沌理论还有⼀个是发展⼈格，他有三个原则，⼀个是事物的发展总是向他阻⼒最⼩的⽅向运动。
第⼆个原则当事物改变⽅向的时候，他存在⼀些结构。
⼀混沌理论（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。
⼆混沌⼀词原指宇宙未形成之前的混乱状态，我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。
在井然有序的宇宙中，西⽅⾃然科学家经过长期的探讨，逐⼀发现众多⾃然界中的规律，如⼤家⽿熟能详的地⼼引⼒、杠杆原理、相对论等。
这些⾃然规律都能⽤单⼀的数学公式加以描述，并可以依据此公式准确预测物体的⾏径。
三近半世纪以来，科学家发现许多⾃然现象即使可化为单纯的数学公式，但是其⾏径却⽆法加以预测。
如⽓象学家Edward Lorenz发现，简单的热对流现象居然能引起令⼈⽆法想象的⽓象变化，产⽣所谓的「蝴蝶效应」，亦即某地下⼤雪，经追根究底却发现是受到⼏个⽉前远在异地的蝴蝶拍打翅膀产⽣⽓流所造成的。
⼀九六○年代，美国数学家Stephen Smale 发现，某些物体的⾏径经过某种规则性的变化之后，随后的发展并⽆⼀定的轨迹可寻，呈现失序的混沌状态。
混沌理论简介混沌理论（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。
混沌理论是一种兼具质性思考与量化分析的方法。
混沌理论的主导思想是，宇宙本身处于混沌状态，在其中某一部分中似乎并无关联的事件间的冲突，会给宇宙的另一部分造成不可预测的后果。
这意味着，系统具有放大作用。
一个微小的运动经过系统的放大，最终影响会远远超过该运动的本身。
所以，当有人说，因为英国的一只蝴蝶扇了一下翅膀，中国可能会遭受一场台风时，他的观点里就包含着混沌理论的思想。
两个基本的概念：第一，未来无法确定。
如果你某一天确定了，那是你撞上了。
第二，事物的发展是通过自我相似的规律来实现的。
看见云彩，知道他是云彩，看见一座山，就知道是一座山，凭什么？就是自我相似。
有三个原则：1、能量永远会遵循阻力最小的途径。
2、始终存在着通常不可见的根本结构，这个结构决定阻力最小的途径。
3、这种始终存在而通常不可见的根本结构，不仅可以被发现，而且可以被改变。
起因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。
混沌理论的特性混沌理论有以下几个特性：1，随机性．2，敏感性． 3，分维性． 4，普适性．5，标度律．运用混沌理论在教育行政、课程与教学、教育研究、教育测验等方面已经有些许应用的例子。
物理混沌品质知识点总结一、混沌的定义混沌是指某些非线性系统具有高度不可预测性和不确定性的状态。
在这种状态下，系统的演化呈现出高度复杂的行为，即使是微小的扰动也可能导致系统的演化轨迹有很大的不同，因此很难进行长期的预测和控制。
二、混沌的来源混沌现象的产生主要是由于系统的非线性和灵敏度。
在非线性系统中，系统的行为往往会呈现出复杂、不规则和不可预测的特性，因为非线性系统的演化方程通常是复杂的非线性方程，难以用数学方法来精确描述。
而系统的灵敏度则是指系统对初始条件的微小变化非常敏感，即初始条件的微小不同可能会导致系统演化轨迹的显著不同，从而产生混沌现象。
三、混沌的特征1. 随机性：混沌系统的演化轨迹呈现出随机的特性，即使系统的演化方程是确定性的，也很难进行长期的预测。
2. 不可预测性：混沌系统的演化轨迹对初始条件非常敏感，微小的扰动就可能导致系统的演化轨迹产生巨大的差异，因此很难进行长期的预测。
3. 确率性：混沌系统的演化轨迹在某种程度上是确定性的，但受到噪声和随机扰动的影响也可能呈现出概率性的特性。
4. 复杂性：混沌系统的演化轨迹通常呈现出高度复杂的结构和形态，不规则性和多样性。
四、混沌的研究方法1. 数值模拟：利用计算机等技术手段对非线性系统进行数值模拟，以便研究系统的演化轨迹和动力学特性。
2. 实验观测：通过实验手段观测和测量真实系统的演化轨迹，以研究系统的混沌特性。
3. 理论分析：通过数学方法对非线性系统进行理论分析，以推导系统的混沌特性和动力学特性。
五、混沌在自然界中的应用1. 大气环流和气候系统：混沌现象在大气环流和气候系统中广泛存在，例如热带气旋、季风环流等都表现出混沌特性。
2. 生物系统：混沌现象在生物系统中也有着重要的应用，例如心脏的跳动、生物体的运动等都可能受到混沌现象的影响。
3. 水文系统：混沌现象在水文系统中也有着重要的应用，例如河流的泥沙运动、地下水的流动等都可能受到混沌现象的影响。
混沌理论的主导思想是，宇宙本身处于混沌状态，在其中某一部分中似乎并无关联的事件间的冲突，会给宇宙的另一部分造成不可预测的后果。
这意味着，系统具有放大作用。
一个微小的运动经过系统的放大，最终影响会远远超过该运动的本身。
所以，当有人说，因为英国的一只蝴蝶扇了一下翅膀，中国可能会遭受一场台风时，他的观点里就包含着混沌理论的思想。
混沌理论的发展背景[1]混沌理论是对不规则而又无法预测的现象及其过程的分析。
一个混沌过程是一个确定性过程，但它看起来是无序的、随机的。
像许多其他知识一样，混沌和混沌行为的研究产生于数学和纯科学领域，之后被经济学和金融学引用。
在这些领域里，由于人们想知道在某些自然现象背后是否存在着尚未被认识的规律，因而激发了人们对于混沌的研究。
科学家已经注意到了某些现象，例如行星运动，是有稳定规律的，但其他的，比如像天气之类，则是反复无常的。
因此，关键问题在于天气现象是否是随机的。
曾经一度被认为是随机的后来又被证实是混沌的，这个问题激发了人们探索真理的热情。
如果一个变量或一个过程的演进、或时间路径看似随机的，而事实上是确定的，那么这个变量或时间路径就表现出混沌行为。
这个时间路径是由一个确定的非线性方程生成的。
在此，我们有必要介绍一下混沌理论的发展史。
人们对于混沌动态学的最初认识应当归功于Weis(1991)，而Weis又是从几百年前从事天体力学的法国数学家Henry Poincare那里得到的启示。
Poincare提出，由运动的非线性方程所支配的动态系统是非线性的。
然而，由于那个时代数学工具的不足，他未能正式探究这个设想oPoincare之后的很长一段时间，对于这个论题的研究趋于涅灭。
然而，在20世纪60—70年代间，数学家和科学家们又重新开始了对这个论题的研究。
一个名叫Stephen Smale的数学家用差分拓扑学发展了一系列的理论模型。
气象学家Edward Lorenz设计了一个简单的方程组用来模拟气候，这个气候对于初始条件当中的变化极其敏感。
混沌理论概述1混沌理论的发展 (1)2混沌的主要特征 (2)(1)有界性 (2)遍历性 (2)内随机性 (2)分维性 (3)标度性 (3)普适性 (3)统计特征、正Lyapunov指数及连续功率谱等。
(3)3 混沌理论在保密通信中的应用 (3)1混沌理论的发展所谓混沌，粗略的说是一种在确定系统中所表现出来的类似随机而无规则运动的动力学行为。
由于混沌系统的奇异性和复杂性至今尚未被人们彻底了解，因此，至今混沌还没有一个统一的定义。
混沌是非线性确定性系统的一种内在的随机现象，对混沌现象的研究有助于人们对客观世界的正确认识和把握。
它揭示了自然界及人类社会中普遍存在的复杂性，反映了世界上无序和有序之间、确定性与随机性之间的辩证统一关系。
在混沌动力学的研究中，主要有三个方面的内容，一是研究系统从有序到混沌态的过渡，即探讨系统进入混沌状态的机制与途径;二是研究混沌中的有序行为，即探讨混沌中的普适性和标度不变性;三是研究如何有效地控制混沌或主动地利用混沌。
最先对混沌的研究可以追溯到19世纪，公认为真正发现混沌的第一位学者是法国数学、物理学家H. Poincare，他是在研究太阳系的三体运动时发现混沌的。
20世纪70年代，特别是1975年以后，是混沌科学发展史上光辉灿烂的年代。
在这一时期，混沌学作为一门新兴的学科正式诞生了。
1971年，法国的数学物理学家D. Ruelle和荷兰的F. Takens发表了著名论文《论湍流的本质》，在学术界首次提出用混沌来描述湍流形成机理的新观点，并为耗散系统引入了“奇怪吸引子”这一概念。
进入20世纪80年代，混沌研究己发展成为一个具有明确研究对象和基本课题、具有独特的概念体系和方法论框架的新学科。
从80年代中后期开始，混沌学更是与其它学科相互渗透、相互促进，无论是在生物学、生理学、心理学、数学、物理学、电子学、信息科学，还是在天文学、气象学、经济学，甚至在音乐、艺术等领域，混沌都得到了广泛的应用。
