Spati-Temporal Dynamics of Bio-Production Systems by Chaos Time Series Analysis

混沌时间序列分析生物生产系统的时空动力学

基本信息

  • 批准号:
    14360148
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The concept of deterministic chaos is attractive for ecologists, because it implies an underlying order behind the complexity of ecological systems. Nonlinear time series analysis (NTSA) is used to investigate deterministic chaos. However, most ecological time series are too short to perform NTSA, which requires a time series whose size is in the thousands. On the application of NTSA on ecological dynamics., we need to develop appropriate way to reconstruct ecological dynamics with limited data, and observation. Here we propose "ensemble reconstruction" of the dynamics from a very short ecological time series whose size is smaller than ten. In most tree crops such as citrus, nuts and acorns, the yield alternates between high and low yielding years. Isagi, et al. proposed a theoretical model that describes masting as chaos that can be applied to alternate bearing. We used an ensemble dataset consisting of the yields of 48 individual trees over 7 years to test our proposed method and successfully validated this method by one-year forward prediction three times in 2002, 2003 and 2004. We also show that conventional tools such as Lyapunov spectrum and correlation dimension can be applied with the ensemble reconstruction method. This method offers an essential tool to realize an ecosystem approach towards and/or adaptive control of real world ecosystems and their biodiversity. We also conducted remote sensing to estimate the spatio-temporal dynamics.
确定性混沌的概念对生态学家来说很有吸引力,因为它暗示了生态系统复杂性背后的潜在秩序。非线性时间序列分析 (NTSA) 用于研究确定性混沌。然而,大多数生态时间序列都太短,无法执行 NTSA,而 NTSA 需要大小为数千的时间序列。在NTSA在生态动力学中的应用上,我们需要开发适当的方法来利用有限的数据和观测来重建生态动力学。在这里,我们提出从规模小于 10 的非常短的生态时间序列中进行动态的“整体重建”。大多数木本作物,如柑橘、坚果和橡子,产量在高产年份和低产年份之间交替。伊佐吉等人。提出了一种理论模型,将桅杆描述为可应用于备用方位的混沌。我们使用由 48 棵单树 7 年产量组成的集成数据集来测试我们提出的方法,并通过 2002 年、2003 年和 2004 年三次的一年前向预测成功验证了该方法。我们还表明,Lyapunov 谱和相关维数等常规工具可以应用于集成重建方法。该方法提供了一个重要的工具来实现对现实世界生态系统及其生物多样性的生态系统方法和/或适应性控制。我们还进行了遥感来估计时空动态。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Airborne hyperspectral imaging for investigating the dynamics of alternate bearing in citrus
用于研究柑橘轮生动态的机载高光谱成像
農のカオス解析,複雑系工学(産業総合研究所編)
农业混沌分析、复杂系统工学(产业技术综合研究所编)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kazumasa Nakamura;Takeshi Matsukawa;Keji Unoki;Iwao Kitagawa;酒井憲司
  • 通讯作者:
    酒井憲司
田村仁, 酒井憲司: "撮像画像による草の乾物質量の推定"第9回画像センシングシンポジウム講演論文集. 111-116 (2003)
Hitoshi Tamura、Kenji Sakai:“使用捕获的图像估算草的干物质含量”第九届图像传感研讨会论文集 111-116 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
航空マルチスペクトルイメージングを用いたコナラ収量推定法の開発
建立利用航空多光谱成像的栎树产量估算方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    秋田鉄也;酒井憲司;岩渕祐子;星野義延;叶旭
  • 通讯作者:
    叶旭
Development of Remote Sensing Software Based on Hyperspectral Imaging Framework
基于高光谱成像框架的遥感软件开发
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SAKAI Kenshi其他文献

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Development of Control Method for Citrus Alternate Bearing Based on Controlling Chaos Theory
基于控制混沌理论的柑橘轮坐控制方法开发
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    19380141
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 9.41万
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  • 财政年份:
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    $ 9.41万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Chaos Creator
混沌创造者
  • 批准号:
    10067450
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
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    Collaborative R&D
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    23K16963
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
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    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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    2306332
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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CloudEnergyBalance:用于量化大规模多云影响的简单气候模型
  • 批准号:
    EP/Y01653X/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
  • 项目类别:
    Fellowship
Wasserstein-Type Gradient Flow via Propagation by Chaos for a Continuous Formulation of a Shallow Neural Network
通过混沌传播的 Wasserstein 型梯度流用于连续制定浅层神经网络
  • 批准号:
    2879236
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
  • 项目类别:
    Studentship
Development of an optimization method using chaos for spin devices
开发利用混沌的自旋器件优化方法
  • 批准号:
    23KJ0331
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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乘性混沌的特征和矩和黎曼 zeta 函数矩
  • 批准号:
    EP/V055755/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 9.41万
  • 项目类别:
    Research Grant
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