Shapes of Julia sets, Thurston Sets, and Neural Networks
Shapes of Julia sets, Thurston Sets, and Neural Networks
批准号:
1901247
负责人:
Kathryn Lindsey
金额:
$14.98万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-07-01 至 2023-06-30
中文摘要
从流行病学到金融学再到气候学,许多学科中的复杂现象都是由动力系统模拟的。动力系统是从一个空间到它自己的函数。空间中的点代表现象的可能状态,该函数描述状态如何随时间演变。即使相对简单的动力系统也会表现出非常复杂的长期行为。动力系统的性质通常反映在相关数学集合的形状中。主要研究人员将研究在三种不同情况下产生的动态定义集合的形状:(1)区间的自映射;(2)全纯动力学;(3)神经网络。除了动力系统和几何理论的进步外,这些结果还可能导致计算机图形学或机器学习方面的新技术。这个项目的三个主要目标是:(1)建立不同动力系统族的瑟斯顿集的拓扑和几何性质;(2)刻画一个和多个复变量的Julia多项式集的形状;(3)描述网络结构如何约束神经网络的决策区域。区间上的超吸引么模自映射族的瑟斯顿集是所有这类映射的拓扑熵指数的所有伽罗华共轭的闭包。这一组的情节表明,它具有丰富而神秘的几何结构。在以前的工作中,主要研究人员刻画了复平面的哪些子集是(在强意义下)可由Julia多项式集逼近的。对于多个复变量中的多项式的无穷大吸引盆的可能的全局形状,目前还没有类似的表征,首席研究员将致力于将她的技术扩展到这种设置。同样,首席研究员将调查固定网络结构的神经网络决策区域的拓扑和几何障碍。这一裁决反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Complex phenomena in a wide range of disciplines ranging from epidemiology to finance to climatology are modeled by dynamical systems. A dynamical system is a function from a space to itself. Points in the space represent possible states of the phenomenon and the function describes how the states evolve over time. Even relatively simple dynamical systems can exhibit very complicated long-term behaviors. Properties of the dynamical systems are often reflected in the shapes of associated mathematical sets. The principal investigator will investigate the shapes of dynamically defined sets that arise in three different contexts: (1) self-maps of intervals; (2) holomorphic dynamics, and (3) neural networks. In addition to advances in the theory of dynamical systems and geometry, results could lead to new techniques in computer graphics or machine learning. The three main goals of this project are to: (1) establish topological and geometrical properties of Thurston sets for various families of dynamical systems; (2) characterize the shapes of Julia sets of polynomials in one and several complex variables; (3) describe how network architecture constrains the decision regions of neural networks. The Thurston set for the family of superattracting unimodular self-maps of an interval is the closure of the set of all Galois conjugates of the exponentials of the topological entropies of all such maps. Plots of this set reveal that it has a rich and mysterious geometric structure. In previous work, the principal investigator characterized which subsets of the complex plane are approximable (in a strong sense) by Julia sets of polynomials. No analogous characterization of the possible global shapes of basins of attraction of infinity for polynomials in several complex variables is known, and the principal investigator will work to extend her techniques to this setting. Similarly, the principal investigator will investigate topological and geometrical obstructions to approximability by decision regions of neural networks of fixed network architectures.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
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DOI:
10.1016/j.aim.2020.107481
发表时间:
2019-02
期刊:
Advances in Mathematics
影响因子:
1.7
作者:
[Harrison Bray;D. Davis;Kathryn A. Lindsey;Chenxi Wu]
通讯作者:
Harrison Bray;D. Davis;Kathryn A. Lindsey;Chenxi Wu
DOI:
10.1017/etds.2022.73
发表时间:
2019-09
期刊:
Ergodic Theory and Dynamical Systems
影响因子:
0.9
作者:
[Kathryn A. Lindsey;Chenxi Wu]
通讯作者:
Kathryn A. Lindsey;Chenxi Wu
Bicritical Rational Maps With a Common Iterate
具有公共迭代的双临界有理图
DOI:
10.1093/imrn/rnad041
发表时间:
2023
期刊:
International Mathematics Research Notices
影响因子:
1
作者:
[Koch, Sarah, Lindsey, Kathryn, Sharland, Thomas]
通讯作者:
Sharland, Thomas
DOI:
10.1137/20m1368902
发表时间:
2020-08
期刊:
SIAM J. Appl. Algebra Geom.
影响因子:
--
作者:
[J. E. Grigsby;Kathryn A. Lindsey]
通讯作者:
J. E. Grigsby;Kathryn A. Lindsey
Collaborative Research: Probabilistic, Geometric, and Topological Analysis of Neural Networks, From Theory to Applications
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批准号:2133822
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$29.99万
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财政年份:2022
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负责人:Kathryn Lindsey
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依托单位:
PostDoctoral Research Fellowship
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批准号:1401133
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项目类别:Fellowship Award
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资助金额:$15.0万
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财政年份:2014
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负责人:Kathryn Lindsey
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依托单位:
国内基金
海外基金
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Julia分形驱动的涡卷混沌系统与医学图像加密
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:闫登卫
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依托单位:
复动力系统中的Julia集面积与抛物分叉研究
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批准号:12301102
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:曲宏宇
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依托单位:
有理函数Fatou分支的收敛性与Julia分支的游荡性
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:45万元
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批准年份:2022
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负责人:曾劲松
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依托单位:
Julia集上的Lyapunov指数和Birkhoff谱及复方法在薛定谔算子中的应用
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批准号:11901311
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2019
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负责人:姚潇
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依托单位:
全纯函数Julia集的面积和Hausdorff维数
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2019
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负责人:
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依托单位:
复动力系统中Julia集和双曲分支的结构和维数
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批准号:11671091
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.0万元
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批准年份:2016
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负责人:邱维元
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依托单位:
关于非B类整函数的Julia集和逃逸集的Hausdorff维数和Hausdorff测度问题的研究
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批准号:11601362
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2016
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负责人:丁杰
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依托单位:
基于Julia集的复动力系统分形刻画及其绘制算法研究
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批准号:61572103
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2015
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负责人:孙媛媛
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依托单位:
多复变数的Julia引理与Fock空间性质的研究及应用
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批准号:11571105
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项目类别:面上项目
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资助金额:51.0万元
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批准年份:2015
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负责人:唐笑敏
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依托单位:
有理函数非旋转Fatou域与不连通Julia集的结构
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批准号:11471317
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2014
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负责人:彭文娟
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依托单位: