准单色噪声驱动的耗散动力系统的信息熵演化

准单色噪声是一类所谓真正有色的噪声.本文对准单色噪声驱动的耗散动力系统的信息熵演化进行研究,文中首先运用线性变换的方法给出了所研究系统的Fokker-Planck方程,然后结合Shannon信息熵定义推导了该系统随时间演化信息熵的精确表达式, 最后分析了系统耗散参数和准单色噪声对系统信息熵的显著影响.     

非高斯噪声驱动的双奇异随机系统的熵流与熵产生

研究了一类受非高斯噪声驱动的双奇异随机系统,应用路径积分法和变换的方法得到了该系统对应的Fokker-Plank方程,并结合Shannon信息熵的定义给出了此类系统的熵流与熵产生随时间演化的表达式,分析了非平衡约束下所引入的系统耗散参数、奇异性强度参数、噪声相关时间和噪声偏离参数对熵流与熵产生的影响. 关键词： 信息熵 熵流与熵产生 非高斯噪声 双奇异随机系统     

色噪声驱动的双奇异随机系统的熵流与熵产生

讨论一类 (非平衡约束下) 高斯色噪声驱动的双奇异随机系统对应的Fokker-Planck方程，结合Shannon信息熵定义给出此类系统的熵流、熵产生随时间演化的精确表达式.分析(非平衡约束下)所引入的奇异性强度参数、噪声相关时间与耗散参数的相互作用以及对熵流、熵产生的显著影响. 关键词： 信息熵 熵流与熵产生 双奇异随机系统 高斯色噪声     

色噪声驱动的双奇异随机系统随时间演化的熵变化率上界

通过变换的方法讨论了一类高斯色噪声驱动的双奇异随机系统所对应的Fokker-Planck方程, 并结合Shannon信息熵的定义及Schwartz不等式原理给出了经变换后该系统随时间演化的熵变化率上界的精确表达式. 分析了奇异性强度参数、噪声相关时间与耗散参数对熵变化率上界的显著影响.     

非马尔科夫耗散系统长时演化下的极限环振荡现象

本文研究结构化环境中非马尔科夫耗散系统在长时演化下可能出现的极限环振荡现象. 对于欧姆型谱密度环境中的二能级系统, 由于体系只允许一个束缚态模, 给定初态系统在Bloch空间的长时演化将收敛于一个极限环. 研究揭示了极限环半径与环心位置同环境谱密度函数间的关系. 对于多带光子晶体环境中的二能级系统, 由于其可以存在多个束缚态, 研究展现了系统在长时演化下可能出现的收敛于环面或周期或准周期的振荡行为. 有关环面的特征量与环境谱密度间的量化关系同样得以刻画. 论文随后讨论了两比特系统关联量在局域非马尔科夫耗散环境中长时演化可能出现的特征行为.     

论动态信息理论

本文综述了作者的研究成果.近十年,作者将现有静态统计信息理论拓展至动态过程,建立了以表述动态信息演化规律的动态信息演化方程为核心的动态统计信息理论.基于服从随机性规律的动力学系统(如随机动力学系统和非平衡态统计物理系统)与遵守确定性规律的动力学系统(如电动力学系统)的态变量概率密度演化方程都可看成是其信息符号演化方程,推导出了动态信息(熵)演化方程.它们表明:对于服从随机性规律的动力学系统,动态信息密度随时间的变化率是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和耗损三者引起的,而动态信息熵密度随时间的变化率则是由其在系统内部的态变量空间和传递过程的坐标空间的漂移、扩散和产生三者引起的.对于遵守确定性规律的动力学系统,动态信息(熵)演化方程与前者的相比,除动态信息(熵)密度在系统内部的态变量空间仅有漂移外,其余皆相同.信息和熵已与系统的状态和变化规律结合在一起,信息扩散和信息耗损同时存在.当空间噪声可略去时,将会出现信息波.若仅研究系统内部的信息变化,动态信息演化方程就约化为与表述上述动力学系统变化规律的动力学方程相对应的信息方程,它既可看成是表述动力学系统动态信息的演化规律,亦可看成是动力学系统的变化规律都可由信息方程表述.进而给出了漂移和扩散信息流公式、信息耗散率公式和信息熵产生率公式及动力学系统退化和进化的统一信息表述公式.得到了反映信息在传递过程中耗散特性的动态互信息公式和动态信道容量公式,它们在信道长度和信号传递速度之比趋于零的极限情况下变为现有的静态互信息公式和静态信道容量公式.所有这些新的理论公式和结果都是从动态信息演化方程统一推导出的.     

Kerr介质中相干态光场与耦合Λ型三能级原子作用原子信息熵的性质

利用全量子理论研究了相干态光场与耦合全同Λ型三能级原子相互作用过程中原子信息熵的演化特性.讨论了系统初始状态、失谐量和原子间偶极相互作用强度及克尔系数对原子信息熵演化特性的影响.数值计算结果表明:原子信息熵的性质主要决定于原子初态和场的平均光子数的大小.失谐量、原子间的耦合常数和克尔系数对原子信息熵的演化规律也有明显的影响.     

Kerr介质中相干态光场与耦合Λ型三能级原子作用原子信息熵的性质

利用全量子理论研究了相干态光场与耦合全同Λ型三能级原子相互作用过程中原子信息熵的演化特性.讨论了系统初始状态、失谐量和原子间偶极相互作用强度及克尔系数对原子信息熵演化特性的影响.数值计算结果表明:原子信息熵的性质主要决定于原子初态和场的平均光子数的大小.失谐量、原子间的耦合常数和克尔系数对原子信息熵的演化规律也有明显的影响.     

频率变化场与原子相互作用系统中原子的信息熵压缩

利用J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子与单模辐射场相互作用系统中原子的信息熵压缩特性.利用数值计算方法给出原子的信息熵压缩因子随时间的演化曲线.研究结果表明:原子的信息熵仅在演化的初期呈现压缩效应,初始的原子分布角、光场强度和场频率随时间的变化对原子的信息熵压缩有明显影响.场频率随时间的变化对原子的信息熵压缩因子的演化具有调制作用,随场频率变化的幅值增大,调制作用增强,压缩效应减弱.     

准单色近平行光束的X射线源

针对准单色近平行光束X射线背光成像诊断需求,提出了一种用球面弯晶进行X射线衍射选单从而获取准直光束的新方案.在神光Ⅱ装置上,设计了基于球面弯晶X射线衍射选单准直光束系统,完成了该系统的安装、调试和实验应用,获得了准单色(10~(-3)△λ/λ10~(-2))、小发散角(2 mrad)和大辐照匀斑(直径φ500 m)的X射线光源.同时基于衍射光学和球面镜成像理论,研究了不同布拉格角对球面弯晶X射线衍射光束发散角及其像散差的影响.结果表明,布拉格角会影响球面弯晶X射线衍射光束的发散角.用控制布拉格角范围的方法有望获得发散角优于1 mrad的近平行光束X射线光源.这种准单色、极小发散度和均匀角分布的X射线光源可应用于高分辨X射线成像诊断.     

Quasi-monochromatic noise in bistable systems: The nature of large occasional fluctuations

Il Nuovo Cimento D - The response of an overdamped system to quasi-monochromatic (high-frequency narrow band) noise (QMN) has been investigated by means of analogue electronic experiments....     

Time evolution of information entropy for a stochastic system with double singularities driven by quasimonochromatic noise

<正>This paper deals with the time evolution of information entropy for a stochastic system with double singularities driven by quasimonochromatic noise.The dimension of the Fokker-Planck equation is reduced by the linear transformation. The exact expression of the time dependence of information entropy is obtained based on the definition of Shannon’s information entropy.The relationships between the properties of dissipative parameters,system singularity strength parameter,quasimonochromatic noise,and their effects on information entropy are discussed.     

Information entropy of a dynamical system driven by quasimonochromatic noise

This paper shows the Fokker-Planck equation of a dynamical system driven by quasimonochromatic noise. Based on the Fokker-Planck equation and the definition of Shannon's information entropy, the exact time dependence of entropy flux and entropy production for the system is calculated. The relationship between the properties of quasimonochromatic noise and dissipative parameter and their effects on entropy flux and entropy production are discussed.     

Time Dependence of Entropy Flux and Entropy Production of a Dissipative Dynamical System Driven by Non-Gaussian Noise

A stochastic dissipative dynamical system driven by non-Gaussian noise is investigated. A general approximate Fokker-Planck equation of the system is derived through a path-integral approach. Based on the definition of Shannon＇s information entropy, the exact time dependence of entropy flux and entropy production of the system is calculated both in the absence and in the presence of non-equilibrium constraint. The present calculation can be used to interpret the interplay of the dissipative constant and non-Gaussian noise on the entropy flux and entropy production.     

Upper bound for the time derivative of entropy for a stochastic dynamical system with double singularities driven by non-Gaussian noise

A stochastic dynamical system with double singularities driven by non-Gaussian noise is investigated. The Fokker--Plank equation of the system is obtained through the path-integral approach and the method of transformation. Based on the definition of Shannon's information entropy and the Schwartz inequality principle, the upper bound for the time derivative of entropy is calculated both in the absence and in the presence of non-equilibrium constraint. The present calculations can be used to interpret the effects of the system dissipative parameter, the system singularity strength parameter, the noise correlation time and the noise deviation parameter on the upper bound.     

Identification of deterministic chaos by an information-theoretic measure of the sensitive dependence on the initial conditions

One of the most difficult problems in the field of non-linear time series analysis is the unequivocal characterization of a measured signal. We present a practicable procedure which allows to decide if a given time series is pure noise, chaotic but distorted by noise, purely chaotic, or a Markov process. Furthermore, the method gives an estimate of the Kolmogorov-Sinai (KS) entropy and the noise level. The procedure is based on a measure of the sensitive dependence on the initial conditions which is called ε-information flow. This measure generalizes the concept of KS entropy and characterizes the underlying dynamics. The ε-information flow is approximated by the calculation of various correlation integrals.