现实生活中复性杂科学.pptVIP

物理与电子信息学院计算物理教研室张季谦2006.11.21;问题的提出;内容提要;一、复杂性科学的前沿性与广泛性;2、科学领域的第三次革命;上世纪末本世纪初： 复杂性、非线性科学作为科学的一个新分支，如同量子力学和相对论一样，也将我们引向全新的思想，给予我们惊人的结果。 非线性科学的诞生，进一步宣布了牛顿的经典决定论的局限性。它指出，即使是通常的宏观尺度和一般物体的运动速度，经典决定论也不适用于非线性系统的混沌轨道的行为分析。 非线性科学涵盖各种各样尺度的系统，涉及以任意速率运动的对象，这一事实说明它具有广泛的应用性。从这一点来看，其实非线性科学的诞生和发展更有资格被称为科学的一场革命(第三次革命)。 ;线性与非线性;线性与非线性的区别 ;3、复杂性现象的广泛性;二、复杂性科学的研究范围;三、复杂系统与网络;1、社会关系网络;你自己;2、从“六度分离理论”说起;3、六度分隔理论在现实生活中的应用;4、合理利用;5、小世界网络模型; 6、细胞之间的小世界通讯联系. 除了间隙连结、胞间连丝和信息分子外，还可能有多种其它途径。而这些联系在时间和空间上又都要受到体系内外的各种随机波动因素的影响。 讨论耦合的细胞链中这种拓扑结构的随机变化如何影响和调节钙信号的产生和传播 ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 小世界的模型示意图。 a) 图是Watts-Strogatz 模型中的SWN构成图，它是先随机的断开一些连接边数，然后重新连接的（rewiring of links）; b) 图是Newmann-Watts模型中的SWN构成图，保持原来的连接不变，在此基础上再随机的增加一些连接边数 . ;模拟过程;第一个cell ;Results;Five typical time series of the last element in the chain (i=50)for different fractions of random connection p (from the top to bottom). P=0.0, 0.01, 0.03, 0.05,0.20, respectively. The parameters are as listed in Table 1,with Di =0.35, Di’ =0.05, =0.25, =0.23, C2=0.5, N=50.;A、老鼠的外耳中的毛发细胞由于噪声的影响而提高了耳朵感受外界刺激信号的灵敏度;B、蝙蝠依靠猎物自己发出的噪声才能更好的发现猎物;; cell1;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;四、混沌与分形;2、混沌研究历史;3、混沌图片欣赏;混沌图片; 4 混沌的重要应用 1）短期预报 ：（ 气象或股票市场一类系统） 复杂系统行为的短期预测已经变成混沌的最令人感兴趣的一个应用。 2）混沌的控制 基于如下事实：有许多不稳定周期轨道嵌入在奇怪吸引子内，我们可以根据需要通过对系统施加一个小扰动的方法使其中之一稳定并将混沌系统驱动到这一稳定周期轨道状态。这一技术已经被成功地应用于各种机械的、电子的、激光的、化学的系统和心脏组织的控制上。;5、混沌理论的成功也开启了复杂性科学的研究之门。 ;（二）分形 1. 分形的产生 几千年来，人们习惯于欧氏几何，崇拜欧氏几何。它是人类知识的结晶，是人类的骄傲。欧氏几何把自然界的几何图形高度抽象，归纳为点、线、面等几何元素；进而构造出三角形、矩形、梯形、圆和椭圆等十分规则的几何图形；用它们又可以组成各种更为复杂的图形。基于欧氏几何的艺术创作，像埃及的三角锥形金字塔、古希腊充满黄金分割律的建筑与艺术造型，无不体现出欧氏几何那种整齐、明快的线条美。 20世纪70年代以后，科学家开始跨入无序的大门。数学家、物理学家和生物学家纷纷探索各类不规则现象。云彩不是球体，山脉不是圆锥，海岸也不是折线。闪电的路径，人体微血管的结构，以及星系复杂的漩涡状态等奇形怪状，麻点斑痕，破碎断裂，扭曲缠绕，参差不齐，纠缠