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具有指数光跳跃涨落的随机动力系统的最可能动力学。 (英语) Zbl 1450.37009号

摘要:由非高斯莱维波动引起的包含稳定不动点的有界域中退出事件的出现在实际物理系统中起着关键作用。在弱噪声的极限下,我们建立了一维和二维随机动力系统在指数光跳跃的Lévy涨落下的哈密顿公式。这种形式基于最近证明的非高斯Lévy扰动下动力系统的大偏差原理。我们通过几个例子演示了如何计算最可能的出口路径和准势。同时,我们定量地探讨了跳跃测度对准势的影响以及对最可能的退出路径的影响。结果表明,用近似的解析表达式可以很好地估计准位。此外,我们发现,尽管最可能的出口路径类似于各向同性噪声的高斯情况,但各向异性噪声会导致出口路径的结构发生重大变化。这些发现揭示了非高斯噪声引起的退出现象的潜在定性机制和定量特征。
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37A50型 动力系统及其与概率论和随机过程的关系
60G15年 高斯过程
60小时40 白噪声理论

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参考文献:

[1] Ryashko,L.,糖酵解希金斯模型中噪声诱导振荡多稳态的敏感性分析,混沌,28,3,033602(2018)·doi:10.1063/1.4989982
[2] 马里兰州戴克曼。;莫里,E。;罗斯,J。;Hunt,P.M.,《化学动力学中的大波动和最佳路径》,J.Chem。物理。,100, 8, 5735-5750 (1994) ·doi:10.1063/1.467139
[3] Marthaler,M。;戴克曼,M.I.,《量子激活开关:参数调制振荡器》,物理学。修订版A,73,042108(2006)·doi:10.1103/PhysRevA.73.042108
[4] Wu,F。;陈,X。;郑毅。;Duan,J。;Kurths,J。;Li,X.,Lévy噪声诱导的基因调控网络的过渡和稳定性增强,Chaos,28,7,075510(2018)·Zbl 1396.92026号 ·doi:10.1063/1.5025235
[5] Chen,L。;朱伟强,拟不可积广义哈密顿系统的首次穿越失效,国际非线性力学杂志。,80, 883-893 (2010) ·Zbl 1271.70030号 ·doi:10.1007/s00419-009-0346-6
[6] 波洛,J。;Tankov,P.,《回火稳定(CGMY)工艺的蒙特卡罗期权定价》,亚太金融。作记号。,13, 4, 327-344 (2006) ·兹比尔1283.91196 ·doi:10.1007/s10690-007-9048-7
[7] Bressloff,P.C.,分析随机混合神经网络中波动影响的路径积分方法,J.Math。神经科学。,5, 1, 1-33 (2015) ·Zbl 1361.92005号 ·doi:10.1186/s13408-014-0016-z
[8] 李毅。;Liu,X.,具有内部状态的单种群和双种群随机神经网络中噪声诱导的逃逸,混沌,29023137(2019)·兹比尔1409.34050 ·doi:10.1063/1.5055051
[9] 马里兰州戴克曼。;McClintock,P.V.E。;斯迈扬斯基,V.N。;斯坦因,N.D。;Stocks,N.G.,噪声驱动系统中大波动的最佳路径和史前问题,Phys。修订稿。,68, 18, 2718-2721 (1992) ·doi:10.1103/PhysRevLett.68.2718
[10] Luchinsky,D.G。;Mcclintock,P.V.E.,经典涨落不可逆性的模拟实验,《自然》,466463-466(1997)·数字对象标识代码:10.1038/38963
[11] 弗里德林,M.I。;Wentzell,A.D.,动力系统的随机扰动(2012),Springer-Verlag:Springer-Verlag,柏林·Zbl 1267.60004号
[12] 迈尔,R.S。;Stein,D.L.,《聚焦和焦散对缺乏详细平衡的系统中退出现象的影响》,《物理学》。修订稿。,71, 12, 1783-1786 (1993) ·doi:10.1103/PhysRevLett.71.1783
[13] 霍瓦诺夫,I.A。;Polovinkin,A.V。;Luchinsky,D.G。;McClintock,P.V.E.,兴奋系统中的噪声诱导逃逸,Phys。版本E,87,3,032116(2013)·doi:10.1103/PhysRevE.87.032116
[14] 斯迈扬斯基,V.N。;马里兰州戴克曼。;Maier,R.S.,极限环内部大涨落的拓扑特征,物理学。E版,55、3、2369-2391(1997)·doi:10.1103/PhysRevE.55.2369
[15] Luchinsky,D.G。;贝里,S。;曼内拉,R。;McClintock,P.V.E。;Khovanov,I.A.,《最优波动与混沌控制》,国际期刊《分岔》。《混沌》,12,3,583-604(2002)·Zbl 1044.37023号 ·doi:10.1142/S0218127402004528
[16] 陈,Z。;李毅。;Liu,X.,周期驱动非线性振荡器的非双曲混沌吸引子的噪声诱导逃逸,混沌,26,6063112(2016)·兹比尔1374.34154 ·doi:10.1063/1.4954028
[17] 陈,Z。;朱,J。;Liu,X.,随机Morris-Lecar模型中最优路径的拟势和非光滑动力学的不可微性:I型和II型兴奋性,非线性动力学。,96, 2293-2305 (2019) ·文件编号:10.1007/s11071-019-04922-w
[18] Einchcomb,S.J.B。;McKane,A.J.,《哈密顿力学在有色噪声驱动系统中的应用》,《物理学》。E版,51、4、2974-2981(1995)·doi:10.1103/PhysRevE.51.2974
[19] 迈尔,R.S。;Stein,D.L.,非梯度漂移场的跃迁速率理论,物理学。修订稿。,69, 26, 3691-3695 (1992) ·doi:10.1103/PhysRevLett.69.3691
[20] Ditlevsen,P.D.,《长时间尺度上的气候变化》,康特姆。物理。,50, 4, 511-532 (2009) ·网址:10.1080/00107510902840313
[21] 郑毅。;杨,F。;Duan,J。;太阳,X。;Fu,L。;Kurths,J.,《温室效应和勒维噪音影响下全球变暖的最大可能性气候变化》,Chaos,30,013132(2020)·Zbl 1431.86011号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.5129003
[22] 塞尔杜科娃,L。;郑毅。;Duan,J。;Kurths,J.,Lévy噪声下非连续动力系统的亚稳定性:亚马逊植被的案例研究,科学。代表,79336(2017)·doi:10.1038/s41598-017-07686-8
[23] Cheng,X。;Wang,H。;王,X。;Duan,J。;Li,X.,遗传调控系统中最可能的过渡途径和最可能的轨迹,Phys。统计力学。申请。,531, 121779 (2019) ·Zbl 07569470号 ·doi:10.1016/j.physa.2019.121779
[24] 陈,X。;Duan,J.,生物物理建模中非高斯系统的非局部动力学,Commun。申请。数学。计算。,2, 201-213 (2020) ·Zbl 1463.92010年 ·doi:10.1007/s42967-019-00046-5
[25] 北卡罗来纳州波尔斯。;吉尔,M。;Rousseau,D.D.,海洋环流、冰架和海冰相互作用解释了Dansgaard-Oeschger旋回,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,115,E11005-E11014(2018)·doi:10.1073/pnas.1802573115
[26] Ditlevsen,P.D.,《从冰芯记录中观察稳定噪音引起的千年气候变化》,Geophys。Res.Lett.公司。,26, 1441-1444 (1999) ·doi:10.1029/1999GL900252
[27] Duan,J.,《随机动力学导论》(2015),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,纽约·Zbl 1359.60003号
[28] 高,T。;Duan,J。;Li,X.,对称莱维运动随机动力系统的Fokker-Planck方程,应用。数学。计算。,278, 1-20 (2016) ·2017年10月14日 ·doi:10.1016/j.amc.2016.01.010
[29] 蔡,R。;何,Z。;刘,Y。;Duan,J。;Kurths,J。;Li,X.,Lévy噪声对FitzHugh-Nagumo模型的影响:最大可能轨迹的观点,J.Theor。生物学,480,7,166-174(2019)·Zbl 1420.92010年 ·doi:10.1016/j.jtbi.2019.08.010
[30] 刘,Y。;蔡,R。;Duan,J.,Lévy噪声诱导的Morris-Lecar模型逃逸,Phys。统计力学。申请。,531, 121785 (2019) ·Zbl 07569474号 ·doi:10.1016/j.physa.2019.121785
[31] 蔡,R。;陈,X。;Duan,J。;Kurths,J。;Li,X.,Lévy在可兴奋系统中噪声诱导的逃逸,J.Stat Mech。理论,2017,063503(2017)·Zbl 1456.92029号 ·doi:10.1088/1742-5468/aa727c
[32] 高,T。;Duan,J。;李,X。;Song,R.,Lévy噪声驱动动力系统的平均退出时间和逃逸概率,SIAM J.Sci。计算。,36、3、A887-A906(2012)·Zbl 1318.60065号 ·doi:10.1137/120897262
[33] A.D.O.戈麦斯。
[34] Imkeller,P。;巴夫柳基维奇,I。;Wetzel,T.,具有指数光跳跃的Lévy驱动扩散的首次退出时间,Ann.Probab。,37, 2, 530564 (2009) ·Zbl 1184.60019号 ·doi:10.1214/08-AOP412
[35] 库恩,F。
[36] 袁,S。;Duan,J.,带Lévy噪声的随机微分方程的作用泛函,Commun。斯托克。分析。,13, 3, 10 (2019) ·doi:10.31390/cosa.13.3.10
[37] Budhiraja,A。;陈,J。;Dupuis,P.,由泊松随机测度驱动的随机偏微分方程的大偏差,Stoch。过程。申请。,123, 2, 523-560 (2013) ·Zbl 1259.60065号 ·doi:10.1016/j.spa.2012.09.010
[38] 迈尔,R.S。;Stein,D.L.,对称弱噪声逃逸问题中分岔的标度理论,J.Stat.Phys。,83, 291-357 (1996) ·Zbl 1081.82583号 ·doi:10.1007/BF02183736
[39] 梅尔,R.S。;Stein,D.L.,不可逆系统的逃逸问题,物理学。E版,48931-938(1993)·doi:10.1103/PhysRevE.48.931
[40] Beri,S。;曼内拉,R。;Luchinsky,D.G。;Silchenko,A.N。;McClintock,P.V.E.,连续随机系统和映射中最优逃逸边值问题的解,物理学。版本E,72,3,036131(2005)·doi:10.1103/PhysRevE.72.036131
[41] 陈,Z。;Liu,X.,白噪声驱动的过阻尼双阱系统涨落路径的奇异性,Phys。统计力学。申请。,469, 206-215 (2017) ·Zbl 1400.37058号 ·doi:10.1016/j.physa.2016.11.024
[42] 李毅(2020)。“指数光跳跃过程下随机动力系统的最可能动力学”,GitHub。https://github.com/liyangnuaa/Most-probable-dynamics-of-stochastic-dynamic-systems-under-exponentialy-light-jump-processes。
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