一门崭新的交叉科学:网络科学(上)

本文试图比较系统地概括和评述正在兴起的一门崭新的交叉科学—网络科学,内容涉及网络科学的发展简史,基本概念,网络分类,主要理论模型及其特性,目前国内外该领域的若干重要课题的研究进展概况。全文结构分为:序言,主体部分共12章,最后是结束语,分别概述和涵盖网络科学的主要课题的研究成果和近年的进展,特别是着重介绍和总结了我们"一院二校"(原子能科研院、上海交大和北京师大)国家自然科学基金重点项目联合研究组开展的复杂网络研究所取得的若干成果和进展。分两期发表,下篇请见《物理学进展》27卷4期。     

APPROXIMATION ANALYTICAL SOLUTION FOR A CURRENT-CARRYING ION SHEATH AND ITS CHAOS CONTROL

A higher-order approximation analytical solution for a current-carrying ion sheath is automatically derived in computer by decomposition method. Chaos behaviors in the system driven by an external periodic oscillation are controlled using feedback control strategy. Its effectiveness is verified by numerical simulations.     

一种基于系统变量的线性和非线性变换实现混沌控制的方法

提出了一种通过系统变量的线性和非线性变换实现混沌控制的方法,以Henon映象和Lorenz系统作为两个典型的例子,验证了这种控制方法的有效性.结果表明,通过改变系统变量之间的线性变换矩阵,可以实现混沌系统中各种不稳定周期轨道的稳定控制.将这种方法推广到非线性(神经网络)变换,可以获得稳定的新的动力学行为.同时,从信息熵的角度,讨论了这种混沌控制方法的物理机制. 关键词：     

网络科学与统计物理之间的联系与挑战

 世纪之交国际上诞生了一门新兴交叉学科——网络科学,在国内外遍地开花,迅猛发展。研究方兴未艾。网络科学的两大主要理论基石——图论数学与统计物理发挥了极其重要的作用。我们一直面对一个值得思考的问题:网络科学和统计物理(平衡和非平衡态)之间究竟有何内在联系？它们的主要前沿课题是什么？无标度网络理论的创立者艾伯特· 拉斯洛· 巴拉巴希(Barabasi)在其科普名著《链接》一书里的回答是:“寻找或发现网络的动力学普适规律及其网络拓扑结构、功能的关系就是前沿课题之一。”“我们需要攻克下一个前沿问题,就是理解在网络中发生的动力学过程。……是否有这样的可能:这些动力学过程有着一些共同的特征？” 大家确信:动力学共性肯定是存在的,只是迄今尚未完全构建成其普遍性的理论框架。复杂网络必然存在丰富多彩的平衡态和非平衡态统计物理过程,寻找复杂网络及广泛的复杂系统的理论基础离不开统计物理方法。与网络拓扑结构的普遍性相比,发展网络动力学共性的理论基础不可能离开统计物理方法的创新和发展,特别是非平衡统计物理将大有作为。进而,理论上自然提出的问题是,网络科学是否存在或需要建立一套包括动力学方程在内的网络科学的统一的基本理论体系？回答是肯定的。本文将分四部分来讨论上述问题。     

Control of beam halo-chaos by sample function

The K-V beam through an axisymmetric uniform-focusing channel is studied using the particle--core model. The beam halo-chaos is found, and a sample function controller is proposed based on mechanism of halo formation and strategy of controlling halo-chaos. We perform multiparticle simulation to control the halo by using the sample function controller. The numerical results show that our control method is effective. We also find that the radial ion density changes when the ion beam is in the channel: not only can the halo-chaos and its regeneration be eliminated by using the sample function control method, but also the density uniformity can be found at the beam's centre as long as an appropriate control method is chosen.     

非线性系统中混沌控制方法、同步原理及其应用前景（二）

非线性系统中混沌控制方法、同步原理及其应用前景（二）方锦清（中国原子能科学研究院,北京１０２４１３）第二部分混沌同步的类型及其原理引言：同步现象及其渊源在自然界及实验里存在大量的同步现象,有相当大的普遍性,渊如源悠久。但是,发现混沌同步现象,却是九...     

小波函数反馈法实现对强流束晕混沌的有效控制

提出小波函数反馈控制法,分别实现了在四种不同的初始质子分布情形下对强流质子束的束晕混沌的有效控制.控制后束晕强度因子变为零,束均方根半径、束横向动量平方和的平均值和相对平均发射度比控制前都减少至1/2—1/3.结果表明该方法十分有效,具有应用前景 关键词： 小波函数反馈法 束晕混沌 强流质子束     

非线性环型腔反馈激光系统的动力学特性及其混沌控制

 以环型腔反馈激光系统为主,综述了非线性激光系统的混沌动力学特性;分析了延迟反馈方法控制混沌的原理和稳定性条件,实现了对多介质非线性激光系统中的混沌控制。同时概述了近年来非线性激光系统中混沌控制的最新进展,诸如空间小微扰法、偶然正比反馈技术等,讨论了混沌控制在提高激光器功率和性能、利用混沌进行秘密通讯和信息处理等方面的应用前景。     

用延长信号等效关联时间的方法实现超混沌控制

采用延长信号等效关联时间的方法,实现对非线性连续系统中的超混沌行为的控制.分别研究了Rossler和CLHE超混沌系统.数值模拟结果显示：该方法能有效地控制非线性系统中的超混沌行为,得到了一系列稳定周期轨道.原则上控制参数的选择与被控制的超混沌系统无关. 关键词：