随机动力系统的有效动力学及其刻画

批准号:
11531006
项目类别:
重点项目
资助金额:
230.0 万元
负责人:
高洪俊
依托单位:
学科分类:
A0303.动力系统与遍历论
结题年份:
2020
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
段金桥、朱全新、孙旭、王湘君
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中文摘要
科学与工程中的动力系统常受到随机因素的影响,包括随机涨落、随机边界作用、随机风力以及系统的内在非高斯扰动等。随机因素也许幅度很小或持续时间很短,但对系统的长期影响可能很微妙或很深远。随机因素有“不利”的影响但也可能有“有利”的作用。因此,非常有必要刻画随机因素对动力学的影响。我们将研究如下问题: 1. 随机偏微分方程在谱裂口条件不满足情况下的 “修正的慢流形”及约化; 2. 通过研究随机慢系统亚稳态现象来定量刻画随机因素对动力学的影响; 3. 将理论研究应用于大气海洋耦合系统。 具体研究包括修正随机慢流形、随机慢系统逼近和预估, 特别是作为稀有事件的亚稳态之间的迁移规律。研究特色是通过分析具体的动力学性质(如不变集, 逃逸概率,极大似然快慢分解) 和估计一些宏观刻划量(如迁移概率, 平均逗留时, 随机不变流形逼近精度) 来揭示随机影响下的动力学性态,以及高斯和非高斯噪声对迁移的不同影响。
英文摘要
Dynamical systems in science and engineering are often under the influences of random fluctuations, such as random forcing, random boundary interactions and nternal agitations. Although random fluctuations may seem small in amplitude or fast in time scale, their impact on overall system evolution may be delicate or even profound. It is thus desirable to characterize the impact of noise on dynamics. We propose to investigate the following inter-related topics:.1. Approximate random slow manifold reduction for stochastic partial differential equations with no gap condition;.2. Metastable phenomena for stochastic partial differential equations and their characterization on random slow manifolds;.3. Applications to geophysical fluid flow systems..The specific research topics include random slow manifold reduction, approximation and numerical validation, modified random slow systems, and especially rare events such as the dynamical transitions between metastable states. Dynamical properties (such as random invariant sets, escape phenomena) are analyzed and macroscopic quantities (such as escape probability, mean residence time near the metastable states, and approximation errors for random slow manifolds) are estimated, in order to achieve better scientific understanding of stochastic dynamics of atmospheric and oceanic fluid flows under random boundary conditions.
科学与工程中的动力系统常受到随机因素的影响,包括随机涨落、随机边界作用、随机风力以及系统的内在非高斯扰动等。随机因素也许幅度很小或持续时间很短,但对系统的长期影响可能很微妙或很深远。随机因素有“不利”的影响但也可能有“有利”的作用。因此,非常有必要刻画随机因素对动力学的影响。我们在如下六个方面进行了系统研究: 1. 随机系统的慢流形约化以及逼近; 2. 随机动力系统的确定性量化; 3. 随机系统亚稳态间最有可能迁移路径及其应用;4.数据驱动的随机动力系统;5. 大偏差原理及其应用;6. 随机Hamilton系统和粗糙路径驱动的随机微分方程的动力学。 我们将理论研究应用于大气海洋耦合系统, 得到了包括随机平均原理和慢流形, 特别是作为稀有事件的亚稳态之间的迁移规律。发表了79篇研究论文,另有3篇接受发表。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Fokker-Planck equation driven by asymmetric Levy motion
由非对称 Levy 运动驱动的 Fokker-Planck 方程
DOI:10.1007/s10444-018-9642-4
发表时间:2019
期刊:Advances in Computational Mathematics
影响因子:1.7
作者:Wang Xiao;Shang Wenpeng;Li Xiaofan;Duan Jinqiao;Huang Yanghong
通讯作者:Huang Yanghong
KINETIC SOLUTIONS FOR NONLOCAL SCALAR CONSERVATION LAWS
非定域标量守恒定律的动力学解
DOI:10.1137/16m108687x
发表时间:2018
期刊:SIAM Journal on Mathematical Analysis
影响因子:2
作者:Wei Jinlong;Duan Jinqiao;Lv Guangying
通讯作者:Lv Guangying
Numerical analysis and applications of Fokker-Planck equations for stochastic dynamical systems with multiplicative alpha-stable noises
具有乘法 α 稳定噪声的随机动力系统 Fokker-Planck 方程的数值分析和应用
DOI:10.1016/j.apm.2020.06.031
发表时间:2020
期刊:Applied Mathematical Modelling
影响因子:5
作者:Zhang Yanjie;Wang Xiao;Huang Qiao;Duan Jinqiao;Li Tingting
通讯作者:Li Tingting
Most probable transition pathways and maximal likely trajectories in a genetic regulatory system
遗传调控系统中最可能的转变途径和最大可能的轨迹
DOI:10.1016/j.physa.2019.121779
发表时间:2019-10
期刊:Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications
影响因子:--
作者:Cheng Xiujun;Wang Hui;Wang Xiao;Duan Jinqiao;Li Xiaofan
通讯作者:Li Xiaofan
Levy noise-induced escape in an excitable system
可兴奋系统中的 Levy 噪声引起的逃逸
DOI:10.1088/1742-5468/aa727c
发表时间:2017
期刊:Journal of Statistical Mechanics-Theory and Experiment
影响因子:2.4
作者:Cai Rui;Chen Xiaoli;Duan Jinqiao;Kurths Juergen;Li Xiaofan
通讯作者:Li Xiaofan
非线性偏微分方程暑期讲习班
- 批准号:11226011
- 项目类别:数学天元基金项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:高洪俊
- 依托单位:
地球流体力学和物理学中一些非线性偏微分方程研究
- 批准号:11171158
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:46.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:高洪俊
- 依托单位:
地球科学和材料科学中的非线性偏微分方程研究
- 批准号:10871097
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:高洪俊
- 依托单位:
地球科学和物理中的非线性偏微分方程的动力学
- 批准号:10571087
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:高洪俊
- 依托单位:
理和力学中的非线性发展方程的定性研究
- 批准号:10001018
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:6.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:高洪俊
- 依托单位:
国内基金
海外基金
