Теорія фракталів - синергетичний підхід до аналізу та управління електоральним поведінкою

теорія фракталів

Дивні атрактори завжди мають фрактальну розмірність. Тому для опису хаотичних атракторів використовується апарат геометрії фракталів, яка описує «структури хаосу».

Термін «фрактал» належить Бенуа Мандельброту. У трьох своїх книгах ( «Фрактальні об'єкти: форма, випадок і розмірність», 1975; «Фрактали: форма, випадок і розмірність», 1977; «Фрактальна геометрія природи», 1977) Мандельброт запропонував неевклідову геометрію негладких, шорсткуватих, зазубрених, поїдених ходами і отворами, шорстких і т.п. об'єктів. Саме «неправильні» об'єкти складають переважну більшість об'єктів в природі. Сам Б. Мандельброт охарактеризував створену ним теорію як морфологію безформного.

Евклід звів природу до чистих і симетричним об'єктів: точка, одномірна лінія, двовимірна площина, тривимірне тіло. Жодні з цих об'єктів не має в собі отворів і зовнішніх нерівностей. У кожного правильна гладка форма. Природні об'єкти огрублених форм не є різновидами чистих евклідових структур. Більшість природних форм і тимчасових рядів найкращим чином описуються фракталами.

Мандельброт ввів у вживання термін фрактал (від латинського слова «fractus» - дробовий, фрагментований), грунтуючись на теорії фрактальної (дробової) розмірності Безиковича-Хаусдорфа, запропонованої в 1919 році.

Розмірність Безиковича-Хаусдорфа збігається з евклідової для регулярних геометричних об'єктів (для кривих, поверхонь і тіл, що вивчаються в сучасному підручнику геометрії Евкліда). Розмірність Безиковича-Хаусдорфа дивного аттрактора Лоренца більше 2, але менше 3: аттрактор Лоренца вже не гладка поверхня, але ще не об'ємне тіло.

В геометрії Евкліда чим більше ми наближаємо свій погляд до об'єкта, тим простіше він стає. Тривимірний блок стає двовимірної площиною, потім одновимірної лінією, до тих пір поки не стане точкою. У фрактальних (природних) об'єктах в міру збільшення виявляється все більше деталей. Відмітною ознакою фрактальних об'єктів є те, що кожна з деталей містить в собі загальну структуру. Одне з визначень фрактала говорить: фрактал - самоподібна структура. Самоподібність (масштабна інваріантність) - явище, що складається в тому, що малі частини об'єкта якісно однакові з цілісним об'єктом або подібні до нього, іншими словами, це властивість виглядати в будь-якому, як завгодно малому масштабі приблизно однаково. У фрактальних часових рядах малі інтервали часу будуть статистично подібні великим інтервалом. Фрактальні форми виявляють просторове самоподоба. Фрактальні тимчасові ряди мають статистичне самоподоба в часі.

Отже, ми вже зустрілися з двома визначеннями фрактала (через дробову розмірність і через властивість масштабної інваріантності). Остаточного визначення фрактала до сих пір не знайдено. Можливо, що цього не станеться ніколи, оскільки фрактальная геометрія - геометрія природи.

Як відомо, метод ітерації визначає положення точки в якийсь момент часу через її положення в попередній момент часу, тобто працює зворотний зв'язок. У вигляді алгоритму це можна відобразити наступним чином: «початкові стану» + «породжує покрокова процедура» = «розгорнута фрактальної структури». Фрактальні безлічі задаються за допомогою нелінійних рівнянь, що описують динамічні системи з зворотними зв'язками. Фрактал є граничне безліч породжує правила. Фрактал є самоорганізується структурою, причому породжує правило можна сприймати як реплікант, «суб'єкт» самоорганізації.

В принципі, фрактальна геометрія є абсолютно самостійною наукою, однак її ідеї вже в значній мірі «асимільовані» синергетикою, а синергетика свого часу надихала Бенуа Мандельброта при дослідженні фрактальних об'єктів. Тому ми не будемо проводити жорстких кордонів між синергетическим підходом і теорією фракталів.

Існують два типи фракталів: детерминистические і випадкові. Детерміністичні фрактали в більшості випадків симетричні. Але природа відкидає симетрію, тому природні об'єкти описуються за допомогою випадкових фракталів. Випадкові фрактали не завжди включають в себе частини, які виглядають схожими на ціле. Частини і ціле можуть співвідноситися якісно. Випадкові фрактали являють собою комбінацію породжують правил, вибраних навмання в різних масштабах.

Схожі статті