Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем



Скачать 84.13 Kb.
Дата07.11.2012
Размер84.13 Kb.
ТипОтчет
Регистрационный номер НИР: 1. 1.04

АННОТИРОВАННЫЙ ОТЧЕТ

о научно-исследовательской работе за 2005 год

1. Тема НИР: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем

2. Номер государственной регистрации НИР:

3. Характер НИР: фундаментальное научное исследование
4. Исполнитель (руководитель) НИР: Салахов М.Х., проф., д.ф.-м.н.

5. Вуз (организация), в котором проводится НИР: Казанский государственный университет
6. Наименование структурного подразделения вуза (организации), в котором проводится НИР: физический факультет

7. Телефон исполнителя: 8432926977

8. E-mail исполнителя: msalakh@ksu.ru

9. WWW адрес (для ссылки на информацию о результатах НИР):

10. Сроки проведения: начало - 01.01.2004 , окончание - 31.12.2005

11. Наименование годового отчетного/ завершающего этапа НИР: Разработка методов анализа аномальных и предкатастрофических ситуаций в многосвязных распределенных динамических системах

12. Плановый объем средств на проведение годового отчетного / завершающего этапа НИР:

Плановый объем средств на проведение НИР с начала ее проведения, включая отчетный этап НИР:

13. Фактический объем средств, выделенных на проведение годового отчетного / завершающего этапа НИР:

Фактический объем средств на проведение НИР с начала ее проведения, включая отчетный этап НИР:

14. Коды темы по ГРНТИ : 29.35.03,29.03.77

15. Полученные научные и (или) научно-технические результаты: Системы, состоящие из большого числа связанных частей и взаимодействующие с окружением, могут обладать свойствами самоорганизирующей системы, которые порождают нетривиальные макроскопические эффекты. Главной особенностью многокомпонентных систем является их когерентность и взаимосвязанное поведение составляющих ее компонент с дальним порядком взаимодействия. Другими словами в этом случае целое является чем-то большим, нежели просто объединением составляющих частей. Система переходит в критическое состояние в том случае, если локальные возмущения начинают вызывать отклик на больших расстояниях и становится чувствительной к малым возмущениям, вызванным взаимодействием со средой. Системы, находящиеся в критическом состоянии, являются самоподобными на всех масштабах. Разрушение комплексных структур может интерпретироваться как кооперативное явление, приводящее к критическому состоянию. Природа критических состояний заключается в медленной эволюции корреляций на больших расстояниях, приводящей к глобальному коррелированному поведению системы, подверженному разрушению за короткое время.

Эволюция сложной динамической системы непредсказуема. Это объясняется тем, что характерные временные масштабы отсутствуют во фрактальных структурах.


В данной работе рассмотрен частный случай статистики высших порядков - спектр третьего порядка, так называемый биспектр (по определению это фурье-образ момента третьего порядка) и триспектр (для момента четвертого порядка) стационарного сигнала.

Было показано применение биспектрального и триспектрального вейвлет-преобразования для анализа реальных сейсмологических данных. Проанализированы две части реальных сейсмограмм: до события (взрыва или землетрясения) и во время события. Обычно сейсмограмма содержит около 3000 точек. Проведенный анализ включал в себя следующие этапы 1) изучение динамики параметра сложность, 2) вейвлет-анализ, 3) изучение би- и триспектральных вейвлетов.

Были использованы два типа данных, предоставленных нам лабораторией геофизики и сейсмологии (Амман, Иордания), которые представляли собой сейсмограммы сильного землетрясения в Турции (1) (лето 1999) и слабого землетрясения в Иордании (2) (лето 1998). В качестве данных, представляющих собой сейсмограммы техногенной сейсмической активности, были рассмотрены подземные взрывы (3). Все данные соответствовали одному и тому же типу деформации земной коры. Временные шаги между точками на рассматриваемых сейсмограммах имели следующие значения: 0.02 с для случая (1), 0.01 с для случаев (2) и (3). Как следует из полученных результатов, биспектральное и триспектральное вейвлет-преобразования позволяют обнаружить квадратичную и кубическую связи как перед, так и во время события для случая 1, в то время как для техногенного взрыва данный подход выявляет отсутствие локальных асимметрий и эксцесса. В случае небольшого землетрясения наблюдается наличие асимметрии только во время самого события. Такое поведение вызывается наличием долговременной памяти в случае процессов, имеющих естественную природу.

В работе использован разработанный авторами математический аппарат обработки экспериментальных данных, основанный на применении вейвлет-анализа и денойзинга оптических сигналов. При обработке экспериментальных данных отдельную проблему представляет учет шума, который может иметь произвольный спектр мощности. Наличие случайного шума, обусловленного как природой исследуемого объекта, так и регистрирующим устройством, не позволяет восстановить важные характеристики динамической системы и тем самым не позволяет произвести анализ эволюции и предсказать дальнейшее развитие интересующего нас физического явления. Поэтому рассмотрена задача учета и удаления шума. Было исследовано влияние фрактального шума, встречающегося практически во всех электронных записывающих устройствах,

на периодические и квазипериодические процессы. Разработаны методы удаления шума с использованием дискретного вейвлет-анализа (на основе анализа спектра мощности) и итерационная схема удаления шума.
16. Полученная научная и (или) научно-техническая продукция: Создана основанная на статистике высших порядков новая методика обработки сейсмических сигналов, позволяющая различать сильные землетрясения и техногенные взрывы.

17. Ключевые слова и словосочетания, характеризующие результаты (продукцию): динамические системы, бикогерентность, биспектры, триспектры

18. Наличие аналога для сопоставления результатов (продукции) или отсутствие аналогов: аналог отсутствует

19. Преимущества полученных результатов (продукции) по сравнению с результатами аналогичных отечественных или зарубежных НИР:

а) по новизне: результаты являются новыми

б) по широте применения: на межотраслевом уровне

в) в области получения новых знаний Данная методика позволяет получить большее количество необходимой информации по сравнению с обычным спектром мощности, что особенно заметно при изучении процессов, в которых существенную роль играют фазовые соотношения. Очевидно, статистика высших порядков предоставляет большие возможности для исследований. В частности, она позволяет уменьшать влияние цветного гауссовского шума с произвольным спектром мощности, выделять информацию, связанную с отклонением от гауссовости, а также находить и исследовать параметры и свойства сигнала, возникающие вследствие его нелинейности.

20. Степень готовности полученных результатов к практическому использованию: выполнен эксперимент. образец (установки,методики,системы, программы и т.д.)

21. Предполагаемое использование результатов и продукции: Статистики высших порядков, основанные на использовании вейвлет-преобразования, являются эффективным инструментом для предсказания сильных землетрясений и распознавания сейсмических сигналов. Знание нелинейности позволяет находить параметры порядка, необходимые как для реконструкции динамических систем, так и для изучения процессов перехода между состояниями осцилляторов.

22. Форма представления результатов НИР:

статьи в российских изданиях - 6

статьи в зарубежных изданиях - 5

доклады - 9
23. Библиографический список публикаций, отражающих результаты работы:

статьи в российских изданиях:

1.Сибгатуллин, М.Э. Исслед-ние период. сигналов с фрактал. гаусс. шумом [Текст]/М.Э.Сибгатуллин, Д.З.Галимуллин, А.Ю.Воробьев, С.С.Харинцев, И.Ф.Бикмаев, М.Х.Салахов //Когерен. опт. и опт. спектр.: сб. науч. тр.- Казань: Казан. гос. ун-т, 2005.-C.107-111

2.Сарандаев Е.В. Анализ структуры шумов в оптической спектроскопии [Текст] / Е.В.Сарандаев, М.Э. Сибгатуллин, С.С.Харинцев, М.Х.Салахов // Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: сб. науч. тр. - Казань: Казанский гос. ун-т, 2005. - C. 111-114.

3.Сибгатуллин, М.Э Итерационная схема удаления шума из оптических спектров [Текст]/ М.Э.Сибгатуллин, С.С.Харинцев, И.Ф.Бикмаев, М.Х.Салахов //Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: сб. науч. тр. - Казань: Казанский гос. ун-т, 2005. - C.145-149

4.Зверев, А.Г. Выбор базисного вейвлета в задаче денойзинга оптических спектров [Текст] / А.Г.Зверев, М.Э.Сибгатуллин, С.С,Харинцев, М.Х.Салахов // Когерентная опт. и оптическая спектр.: сб. науч. тр. - Казань: Казанский гос. ун-т, 2005. - C. 229-232.

5.Галимуллин, Д.З. Опред-ние структуры слож. контура с учетом влияния случ. шума [Текст]/Д.З.Галимуллин,М.Э.Сибгатуллин,А.Ю.Воробьев,С.С.Харинцев,И.Ф.Бикмаев,М.Х.Салахов//Когер. опт. и опт. спектр.:сб. науч.тр. -Казань:Казанский гос. ун-т,2005.-C.197-200

6.Фролова, Г.В. Детект-ие детерминированной компоненты в опт. спектрах [Текст]/Г.В.Фролова, М.Э.Сибгатуллин, Д.З.Галимуллин, С.С.Харинцев, Г.Г.Ильин, М.Х. Салахов // Когер. опт. и опт. спектр.: сб. науч. тр.- Казань:Казанский гос. ун-т, 2005.- С.279-283

статьи в зарубежных изданиях:

1.Sibgatullin, M.E. Smoothening and denoising optical spectra of stars [Text] / M.E. Sibgatullin, S.S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov // Asian Journal of Spectroscopy.-2004. - V.8, No. 3-4. - P. 91-100.

2.Kharintsev, S.S. Resolution enhancement of composite spectra using wavelet-based derivative spectrometry [Text] /S. S. Kharintsev, D. I. Kamalova, M. Kh. Salakhov, A. A. Sevastianov// Spectrochim. Acta Part A. - 2005. - V. 61, N 1-2. - P. 149-156.

3.Kharintsev, S.S. A simple method to extract spectral parameters using fractional derivative spectrometry [Text] / S. S. Kharintsev, M. Kh. Salakhov // Spectrochimica Acta Part A. -2004. - V. 60, N 8-9. - P. 2125-2133

4.Galimullin, D.Z. Spectral line shape identification with continuous wavelet transform [Text]/D.Z. Galimullin, M.E. Sibgatullin, A.Yu. Vorob'ev, D.I. Kamalova, S.S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov//Proc. SPIE. -2005. -V. 6181.

5.Sibgatullin, M.E. Noise elimination from stellar spectra [Text]/ M.E. Sibgatullin, D.Z. Galimullin S.S. Kharintsev, I.F. Bikmaev, M.Kh. Salakhov//Proc. SPIE. -2005. -V. 6181.

доклады:

1.Сибгатуллин, М.Э. Исслед-ние период. сигналов с фрактал. гаусс. шумом[Текст]/М.Э.Сибгатуллин;соавт. М.Х.Салахов [и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

2.Сибгатуллин, М.Э. Анализ структуры шумов в оптической спектроскопии [Текст]/М.Э.Сибгатуллин; совт. Сарандаев Е.В.[и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

3.Сибгатуллин, М.Э Итерационная схема удаления шума из оптических спектров [Текст]/М.Э.Сибгатуллин; соавт. И.Ф.Бикмаев [и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

4.Зверев, А.Г. Выбор базисного вейвлета в задаче денойзинга оптических спектров [Текст]/А.Г.Зверев; соавт. М.Э.Сибгатуллин [и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

5.Галимуллин, Д.З. Опред-ние структуры слож. контура с учетом влияния случ. шума [Текст]/ Д.З.Галимуллин; соавт. М.Х.Салахов [и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

6.Фролова, Г.В. Детект-ие детерминированной компоненты в опт. спектрах [Текст]/Г.В.Фролова; соавт. М.Х.Салахов [и др.]//Мол. школа "Когерен. опт. и опт. спектр.".- Казань, 2005.

7.Сибгатуллин М.Э. Анализ сейсмической активности методами нелинейной динамики [Текст]/ М.Э.Сибгатуллин; соавт. С.С.Харинцев [и др.]//Итоговая научная конференция Казан. гос.ун-та. - Казань, 2005.

8.Galimullin, D.Z. Spectral line shape identification with continuous wavelet transform [Text]/ D.Z.Galimullin; co-auth. S.S.Kharintsev [et al]// International Simposium "Photon echo and coherent spectroscopy". - Kaliningrad, 2005.

9.Sibgatullin, M.E. Noise elimination from stellar spectra [Text]/ M.E.Sibgatullin; co-auth. S.S.Kharintsev [et al]// International Simposium "Photon echo and coherent spectroscopy". - Kaliningrad, 2005.
24. Использование результатов в учебном процессе: создание новых дисциплин, использование в преподавании существующих дисциплин

25. Количество сотрудников профессорско-преподавательского состава, принимавших участие в выполнении НИР и указанных в научно-технических отчетах в качестве соисполнителей: 3

26. Количество студентов, принимавших участие в выполнении НИР: 3 , в том числе:

- являющихся авторами публикаций по результатам НИР - 3

- указанных в научно-технических отчетах в качестве соисполнителей - 3

- с оплатой за счет выделенных на данную НИР средств - 3

27. Предполагаемое развитие исследований Одним из перспективных направлений дальнейшего изучения нестационарных сигналов и связанных с ними моделей динамических систем является вейвлетный полиспектральный анализ с использованием статистики высших порядков. Развиваемый нами подход позволяет обнаруживать нелинейную связь и изучать поведение локально-связанных структур с течением времени. Несомненно, данная методика окажется полезной при построении математических моделей различных процессов, происходящих в природе, к примеру, в гидро- аэродинамике, сейсмологии, неравновесной статистической физике и т.п. Как показывают проведенные исследования , вышеописанный математический аппарат позволяет с определенной вероятностью предсказывать пики сейсмической активности.

Исполнитель НИР _____________________( Салахов М.Х. )

Похожие:

Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2004 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем
Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование магнитных наноструктур для спинтроники Номер государственной регистрации нир

Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Создание археологических геоинформационных систем (агис) Республики Татарстан Номер государственной регистрации нир
Тема нир: Создание археологических геоинформационных систем (агис) Республики Татарстан
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Численное исследование задач со свободными границами и вариационных неравенств
Тема нир: Численное исследование задач со свободными границами и вариационных неравенств
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование перспективных материалов методами оптической и микроволновой спектроскопии
Тема нир: Исследование перспективных материалов методами оптической и микроволновой спектроскопии
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2007 год Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2006 год Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Тема нир: Комплексные исследования динамических процессов в областях звездообразования и на Солнце
Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2004 год Тема нир: Синтез и стереохимия семичленных гетероциклов с атомами O,S,N,P. Номер государственной регистрации нир

Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2004 год Тема нир: Анализ физического состояния вещества в атмосферах звезд разных типов. Номер государственной регистрации нир

Аннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Исследование колебательных режимов многосвязных распределенных динамических систем iconАннотированный отчет о научно-исследовательской работе за 2005 год Тема нир: Структурно-динамические свойства сложных молекулярных систем, включая биологические
Тема нир: Структурно-динамические свойства сложных молекулярных систем, включая биологические
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org