Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
description
Transcript of Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
• Instrumentatia Virtuala in contextul formarii Societatii bazate pe Cunoastere
• Societatea Informationala (Inteligenta artificiala, delocalizarea muncii, dematerializarea produselor)
• Paradigma Complexitatii (viziune bazata pe o triada : informatie + energie + materie;)
• Cercetarea stiintifica – parte integranta din activitatea unor firme inovative, ce co-evolueaza pe o piata globala
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Cum a aparut STINTA COMPLEXITATII?
A aparut prin rafinarea si integrarea unor concepte, teorii si modele dezvoltate in matematica si fizica:
Geometria Fractala & Teoria sistemelor disipative & Teoria Catastrofelor
Teoria Bifurcatiilor & Sinergetica & Teoria haosului determinist
Teoria automatelor celulare & Teoria criticalitatii auto-organizate
STIINTA COMPLEXITATII NU SE CONFUNDA CU NICI UNA DIN “UNELTELE TEORETICO-CONCEPTUALE DE MAI SUS.
“ Complexity is not a methodology or a set of tools (although it does provide bouth). It cercenly is not a “management fad”. The Science of Complexity provide a conceptual framework, a way of thinking, a way of seeing the World”
Eve Mitleton – Kelly, Complexity Reasearch Programme, London school of Economics
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Ce este stiinta Complexitatii :
Stiinta Complexitatii se ocupa cu studiul sistemelor adaptative, (SA) categorie in care intra majoritatea structurilor naturale (de la celula la organismul uman si societate), respectiv artefactele ce includ inteligenta artificiala.
SA au abilitatea de a asimila informatii, a invata si de a-si schimba comportarea (a evolua) pentru a se adapta la modificarile de mediu, pe care-l modifica in procesul de adaptare (Co-evolutie).
OBSERVATII de BAZĂ
- un sistem complex (SC) nu poate fi analizat prin fragmentarea in parti,
- SC este alcatuit din elemente ce au sens doar in intimitatea sistemului;
- SC are evolutie nepredictibila (decat cel mult intr-un interval de timp numit orizont temporal);
- SC poate suferi transformari bruste, oricat de mari, fara cauze exterioare evidente;
- SC prezinta aspecte diferite functie de scara de analiza.
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Implicatii ale noii paradigme:
• redefinirea contextului experimental
• definirea de noi cerinte impuse sistemelor de masura si control
• noi obiective de studiu
Cresterea ponderii activitatii de cercetare stiintifica
Generarea de comunitati de practici
Formarea de retele de cercetare si centre de excelenta
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Σ xi = x1+x2+x3 = x2+x1+x3= …
Statistica - <x>, σ, M, f…
Metode de evaluare cantitativa a structurii
• analiza fractala
• pattern recognition
• etc
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Geometria Fractala – 1975 Benoid Mandelbrot
M(λ),λ; M(λ)~ λD; D=dim. fractala
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Exponentul HURST
• H=0.5, Df=1.5, MB
• H>0.5 – persistenta
• H<0.5 – antipersistenta
Df= 2-H
Definitie H: panta dreptei de regresie formata din perechile de puncte determinate experimental: ( log(λ), log (R/S) λ)
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
"Smoothing Dimensions" Dnp (Munteanu et al., 1995a, 1995b).
Metoda consta in a utiliza un filtru trece jos (LP) avand frecvenţa de taiere selectabila fc. După fiecare filtrare, se determină norma euclidiană a semnalului astfel obţinut yfc(t):
In final se cauta a se verifica corelatia de mai jos, corelatie ce permite determinarea exponentului dn notat cu Dnp :
S-a stabilit relatia teoretica intre exponentul de netezire determinat si dimensiunea fractala a semnalului analizat:
)()()(0
2 tdtyyNT
fcfct
')( Dncfct fyN
.1' fDnDf
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Smoothing Dimensions" (Munteanu et al., 1995a, 1995b). Metoda consta in utilizarea unui filtru trece jos (LP) cu o frecventa de taiere variabila, fc.
După fiecare filtrare, se determina transformata Fourier Yfc(ω) a semnalului filtrat yfc(t) :
relatie din care se determina marimea I(yfc):
Se determina un exponent Dip (exponent de netezire) Dip :
Între dimensiunea fractala a semnalului si exponentul de netezire Dip este determinata teoretic relaţia:
dtetyY tjfcfc
)()(
.)()(0
dYyI fcfc
')( Di
cfc fyI
.5.0'DiDf
Comparatie intre metode
Fractals in Nature, NOVAK, New York
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Experiment MonteCarlo
Xi variabila aleatorare
medie nula si dispersie unitara
Miscare browniana asociataDf=1.5
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Toolkit-ul LabFractView
- Generator MB
- Metoda Takayasu - metoda sintezei spectrale
- Metoda Weierstrass-Mandelbrot
- Metoda aditiilor aleatoare succesive
Generatoare
• exponentul de netezire "dip"
• exponentul de netezire "dnp"
• exponentul “hh-correlation”
• exponentul “eta-variatiei”
• exponentul Hurst
Analizatoare
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Exp. Hurst
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual - generatorul Alegerea Dim. fractale
Aditie de zgomot alb
Aditie de semnal periodic
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual - analizatorul
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Aplicatie – studiul complex al microneregularitatii suprafetelor
1. vizualizare profil, 2.vizualizare MB ata at , 3. vizualizare histogram , 4. vizualizare frecven e spa iale, 5. afi are exponent Hurst, 6. afi are exponent de netezire, 7. afi are rugozitate calculat Ra, 8. introducere constant orizontal (kx), 9. afi are medie cot profil, 10. introducere constant vertical (ky), 11. afi are num r date profil, 12. afi are dispersie cote profil, 13. afi are Df 1 metoda coef de netezire, 14. afi are Df 2 metoda coef. Hurst, 15.16. afi are Df mediu, 17. întrerup tor salvare date, 18. introducere nume fi ier salvare date evaluate, 19. comand cursor evaluare frecven e spa iale, 20. cursoare i citirea valorilor acestora. imagine - structura 2D de analizat
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Aplicatie – evaluarea structurii zgomotului electric in A.O.
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Analiza Componentelor Principale10 semnale de 100sec preluate de la un numar de 4 clase diferite de A.O.
Vectorizare – A.C.P – interpretari in planul de clusterizare
In ACP au fost incluse doar
marimi statistice
In ACP au intrat si marimi fractale
(H,Dip, Dn, hh-cor, ή variatiei
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
In curand:
Aplicatii ale Geometriei Fractale in biologie si medicina
Evaluarea structurilor biologice – aplicatii in diagnoza precoce a cancerului
Studii asupra unui posibil camp morfogenetic
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti
Prima conferinta nationala de Instrumentatie Virtuala - Bucuresti - 24 Mai 2004
Microlaborator virtual dedicat studiului seriilor temporale cu proprietăţi fractale – LabFractView
Florin Munteanu
Centrul pentru Studii Complexe-Bucureşti