Я хотел бы, чтобы вы представили, что ваш
кататься по реке
внезапно вы заметите эту экзотическую рыбу
плавание прямо рядом с лодкой, так что
естественно, вы наклоняетесь, чтобы приблизиться
смотреть и как вы делаете , что наконечник лодки
немного ты не беспокоишься, что чувствуешь
довольно стабильный, но вы не понимаете,
это сейчас
ваш друг на заднем сиденье также
решил опереться, и это приносит
лодке в очень опасное положение
за которым необратимый переход
происходит , вероятно, вы
переход и обращение к нему
конечно, приближает вас к этой рыбе
но, честно говоря, это может сделать
сломай дружбу, в любом случае я позволю тебе
составляют остальную часть нашей истории для
вы сами это каноэ
обладает чем-то известным как опрокидывание
укажите точку, в которой динамическое поведение
системы внезапно меняются в результате
в резком переходе на какой-то контрастный
стабильное состояние и такой сдвиг известен
поскольку критические переходы теперь критические
переходы могут происходить в системах далеко
более сложным, и что из этого каноэ
я даю вам несколько примеров финансовых
сбой эпилептических припадков
вымирание видов вспышек, несмотря на
имеющие различные механизмы широко каждый
этих событий разделяют одну вещь в
общий
есть последствия пересечения
так что это будет фантастически, если
мы могли бы предвидеть эти переломные моменты
прежде чем они придут в этом разговоре
мы увидим, как эти, казалось бы,
непредсказуемые переходы на самом деле
более предсказуемым, чем мы думаем из-за
некоторые из общих математических
которые эти системы демонстрируют как
они приближаются к точке опрокидывания, но до
Я начинаю рассказывать, как мы можем
ожидая этих переходов, мы сначала
необходимо краткое понимание того, что
водит их в первую очередь и
ключевыми игроками здесь являются петли обратной связи
мы все слышали этот болезненный визг, который
может произойти, когда микрофон попадает внутрь
фронт его собственный усилитель это
пример положительной обратной связи, как
показанном слева от этого слайда
любой вход в микрофон
усиливается
который , в свою очередь , получает подается обратно в
микрофон, который усиливается, и поэтому
на создание этого эффекта убегания до
система достигает свой болезненный предел , так
в сущности, петля положительной обратной связи
относится к процессу, посредством которого изменение
самосовершенствование, приводящее к запуску системы
прочь с собой и потерять контроль
отрицательная обратная связь с другой стороны действует
для борьбы с изменением и, следовательно, в целом
способствует стабильности
термостат, который регулирует
температура вашего дома как здоровье
температура падает ниже некоторого порога
значение термостата срабатывает и посылает
больше мощности для нагревателей,
температура дома вверх как этот дом
затем температура выше этого
предписанный порог термостата
снова реагирует на это и снижает мощность
к нагревателям, приносящим температуру
отступать
и поэтому этот термостат обеспечивает
цикл обратной связи, который стабилизирует
температура вашего дома хорошо с
относится к критическому переходу a
положительной обратной связью является ключ
как вы можете себе представить эти
отрицательные контуры обратной связи имеют тенденцию создавать
эти локально устойчивые состояния, что
Система может сидеть и обмануть нас в
полагая, что система стабильна на
в то время как на самом деле эти
основанные на положительной обратной связи петли могут
создайте переломные точки поблизости и когда
система пересекает одно из этих опрокидываний
указывает на этот стабилизирующий негатив
петли обратной связи, выходящие из системы
сметаться в этом положительном
петля обратной связи к визгу
микрофон к перевернутому каноэ
к эпидемической эпидемии и т. д.
примеры, которые мы рассмотрели до сих пор
мы смогли понять через
относительно описательные средства и наши
интуиции, поэтому он говорит нам, почему эти
изменения происходят независимо от природы и
общество обладает невероятно сложным
системы, которые больше не могут быть поняты
через базовую интуицию позвольте мне показать вам
схема реакции для клеточного цикла
начинающих дрожжей
Я думаю, мы все можем согласиться, что есть довольно
много здесь происходит
эта схема реакции состоит из
сеть положительных и отрицательных
петли обратной связи или взаимодействие с каждым
другим по- разному это внезапно
становится очень трудно понять, как
изобилие белкового комплекса SCF
влияет изменение в связках
молекула циклина 3, например,
только способ захвата этих отзывов в
Строго говоря,
качественное поведение системы как
целое — через объектив математики
использование математической структуры позволяет нам
для определения структуры устойчивости
эта система и , следовательно , увидеть , где
критических переходов не хватает
есть предостережение , чтобы точно
прогнозировать критические переходы таким образом
нужно было бы
значения параметров системы характеризуют
эти взаимодействия и на самом деле это
просто это не так из-за небольших
неопределенности в этих значениях параметров
точное местоположение этих опрокидывания
Точки редко известны , так как мы идем
о прогнозировании критического перехода
если мы не знаем, где опрокидывание
точки — это ответ на этот вопрос
заключается в дополнении этой модели
подход с использованием подхода, основанного на данных, который
непосредственно использует данные временных рядов
система, способствующая оценке системы
устойчивости, но что мы подразумеваем под
Как вы думаете, вы можете удалить
один из этих кирпичей Дженги без
вся башня рушится на более
серьезное замечание, если мы удалим конкретный
видов из экосистемы, насколько хорошо
что экосистема поддерживает себя, если вообще
если ставки вакцинации MMR по всей Канаде
снизится на 5%, насколько безопасна эта популяция
от широко распространенной вспышки кори
ответы на такие вопросы , как это
напрямую зависит от устойчивости
системы в вопросе моей сопротивляемости
чтобы найти Loosli как способность к
системы для восстановления после некоторых
нарушение настолько четко в начале
этапы этой игры Jenga, когда башня
является небольшим, относительно легко сделать
кирпич башня довольно упругая
однако, если игра увеличивает башню
становится более восприимчивым к этим
внешних сил и более
критического перехода, и поэтому
Упругие уменьшается как высота
башня увеличивается, однако эти больше
сложные системы, о которых мы заботимся
населения и экосистемы
гораздо труднее оценить эту потерю
устойчивость к ИИ, но, к счастью, там
является универсальным свойством комплекса
системы, поскольку они приближаются к точкам опрокидывания
и это то , что они занимают больше времени
восстановления после возмущения , так что их
естественная тенденция к колебаниям начинает
замедляется, и есть очень технический
термин в математической литературе для
это явление, которое как сложная система
приближается к точке опрокидывания, она замедляется
и это называется критическое замедление вниз
и критическое замедление происходит на
сердце многих раннего предупреждения
сигналы, которые разрабатываются сегодня
предвидеть эти критические переходы
позвольте мне показать вам, как это работает в
пример модели популяции рыб
который подвергается сбору этого
модель была предложена на самом деле назад
70-х годов, чтобы объяснить, как экосистемы могут
внезапно рушится, когда подвергается
критические уровни сбора урожая на
слева здесь эта диаграмма просто показывает нам
структура устойчивости системы
сплошные черные линии являются стабильными
заявляет, что население рыбы может сидеть
для определенной скорости сбора, поэтому для
относительно низкая скорость уборки, когда
что Зеленая линия мы можем видеть , что
популяции рыб способны выдержать
сами в большом изобилии это
хорошее хорошее хорошее состояние для рыбы
Население
рыболовного сообщества, однако, если вы
следуйте этой черной линии вниз, вы увидите
что по мере увеличения скорости уборки урожая
существует критическая точка, в которой
стабильное состояние перестает существовать это
это точка, в которой это
позитивная петля обратной связи и
популяция рыб рушится до этого низкого
изобилие нежелательного состояния, и это
переход может стать настоящим потрясением для
рыболовное сообщество, поскольку вблизи
этот переломный момент
она занимает очень небольшое увеличение
скорость уборки рыбы
население, чтобы внезапно рухнуть, теперь пусть
я покажу вам, как это будет развиваться в
время справа здесь у нас есть время
серии наших рыбных популяций
колебания относительно желаемого устойчивого
но сейчас показатели сбора урожая
значительно возрастая из временного ряда, мы
не может сказать, что приближаясь к опрокидыванию
в любом случае, и вы
видеть, что внезапно, как эта сборка
Скорость по этой точке опрокидывания
население рыбы рушится, и это
что мы хотим избежать этого,
критический переход в порядке, но это
большая проблема здесь мы точно не знаем
где это переломный момент, как я сказал
ранее эти значения параметров я не
точно так же, как мы идем
ожидая такого перехода
хорошо мы переходим к этому подходу, основанному на данных
позвольте мне снова запустить то же самое время
но на этот раз мы собираемся вычислить два
статистические показатели — дисперсия
и автоматическая корреляция одновременно
увеличивается дисперсия и авто
корреляция соответствует уменьшению
устойчивость системы они
подбирая это критическое замедление
это говорит нам, когда система
приближаясь к переломной точке, поэтому здесь
в то же время серия снова запускает рыбу
население колеблется в этом состоянии
но теперь мы вычисляем эти показатели
непосредственно из временных рядов
системы, и это увеличение
нам нужно вмешаться
что — то здесь происходит сопротивляемость
этой системы зашла слишком далеко вниз и
вы увидите , что прямо перед
переход происходит, мы получаем, что окончательный
увеличение этих показателей, и нам необходимо
что-то делать, но в этом симуляции
мы ничего не делали в уборке
Скорость пошла по
и мы получаем этот сценарий здесь
то, что я нахожу абсолютно увлекательным
о переломных моментах это факт, что
они могут происходить на столь сильно отличающихся
шкалы эмпирических исследований нашли
опрокидывание точки прямо на
микробная шкала дрожжей на всем пути вверх
в планетарном масштабе всей нашей
климатической системы и в каждой из этих
исследователи обнаружили контрольный сигнал
признаки предстоящего переломного момента в
данные временных рядов непосредственно перед
произошел критический переход, поэтому
очень многообещающая работа, но я добавлю
что по-прежнему
прежде чем мы будем использовать эти индикаторы
универсальная оценка надежности
эти показатели в разных структурах
сложных систем в настоящее время является
активная область исследований в комплексе
системного сообщества и что-то, что наш
Команда в Университете Ватерлоо
в значительной степени участвуют в жизни
где человечество продолжает применять
повышение уровня стресса до естественного
систем по всему миру потенциально
приводя их к фатальным переломным точкам
однако в то же время мы теперь больше
для получения данных на более высоком уровне
частоты и с более высоким разрешением
делая какие-либо сигналы раннего предупреждения о том, что мы
развивать более эффективную
Я твердо верю, что
сотрудничество математики с
естественные и социальные науки будут играть
ключевую роль в обеспечении того, чтобы мы как
общество не коллективно
каноэ матери-природы в
Катастрофические Штаты большое спасибо
для внимания
вы
вы
кататься по реке
внезапно вы заметите эту экзотическую рыбу
плавание прямо рядом с лодкой, так что
естественно, вы наклоняетесь, чтобы приблизиться
смотреть и как вы делаете , что наконечник лодки
немного ты не беспокоишься, что чувствуешь
довольно стабильный, но вы не понимаете,
это сейчас
ваш друг на заднем сиденье также
решил опереться, и это приносит
лодке в очень опасное положение
за которым необратимый переход
происходит , вероятно, вы
переход и обращение к нему
конечно, приближает вас к этой рыбе
но, честно говоря, это может сделать
сломай дружбу, в любом случае я позволю тебе
составляют остальную часть нашей истории для
вы сами это каноэ
обладает чем-то известным как опрокидывание
укажите точку, в которой динамическое поведение
системы внезапно меняются в результате
в резком переходе на какой-то контрастный
стабильное состояние и такой сдвиг известен
поскольку критические переходы теперь критические
переходы могут происходить в системах далеко
более сложным, и что из этого каноэ
я даю вам несколько примеров финансовых
сбой эпилептических припадков
вымирание видов вспышек, несмотря на
имеющие различные механизмы широко каждый
этих событий разделяют одну вещь в
общий
есть последствия пересечения
так что это будет фантастически, если
мы могли бы предвидеть эти переломные моменты
прежде чем они придут в этом разговоре
мы увидим, как эти, казалось бы,
непредсказуемые переходы на самом деле
более предсказуемым, чем мы думаем из-за
некоторые из общих математических
которые эти системы демонстрируют как
они приближаются к точке опрокидывания, но до
Я начинаю рассказывать, как мы можем
ожидая этих переходов, мы сначала
необходимо краткое понимание того, что
водит их в первую очередь и
ключевыми игроками здесь являются петли обратной связи
мы все слышали этот болезненный визг, который
может произойти, когда микрофон попадает внутрь
фронт его собственный усилитель это
пример положительной обратной связи, как
показанном слева от этого слайда
любой вход в микрофон
усиливается
который , в свою очередь , получает подается обратно в
микрофон, который усиливается, и поэтому
на создание этого эффекта убегания до
система достигает свой болезненный предел , так
в сущности, петля положительной обратной связи
относится к процессу, посредством которого изменение
самосовершенствование, приводящее к запуску системы
прочь с собой и потерять контроль
отрицательная обратная связь с другой стороны действует
для борьбы с изменением и, следовательно, в целом
способствует стабильности
термостат, который регулирует
температура вашего дома как здоровье
температура падает ниже некоторого порога
значение термостата срабатывает и посылает
больше мощности для нагревателей,
температура дома вверх как этот дом
затем температура выше этого
предписанный порог термостата
снова реагирует на это и снижает мощность
к нагревателям, приносящим температуру
отступать
и поэтому этот термостат обеспечивает
цикл обратной связи, который стабилизирует
температура вашего дома хорошо с
относится к критическому переходу a
положительной обратной связью является ключ
как вы можете себе представить эти
отрицательные контуры обратной связи имеют тенденцию создавать
эти локально устойчивые состояния, что
Система может сидеть и обмануть нас в
полагая, что система стабильна на
в то время как на самом деле эти
основанные на положительной обратной связи петли могут
создайте переломные точки поблизости и когда
система пересекает одно из этих опрокидываний
указывает на этот стабилизирующий негатив
петли обратной связи, выходящие из системы
сметаться в этом положительном
петля обратной связи к визгу
микрофон к перевернутому каноэ
к эпидемической эпидемии и т. д.
примеры, которые мы рассмотрели до сих пор
мы смогли понять через
относительно описательные средства и наши
интуиции, поэтому он говорит нам, почему эти
изменения происходят независимо от природы и
общество обладает невероятно сложным
системы, которые больше не могут быть поняты
через базовую интуицию позвольте мне показать вам
схема реакции для клеточного цикла
начинающих дрожжей
Я думаю, мы все можем согласиться, что есть довольно
много здесь происходит
эта схема реакции состоит из
сеть положительных и отрицательных
петли обратной связи или взаимодействие с каждым
другим по- разному это внезапно
становится очень трудно понять, как
изобилие белкового комплекса SCF
влияет изменение в связках
молекула циклина 3, например,
только способ захвата этих отзывов в
Строго говоря,
качественное поведение системы как
целое — через объектив математики
использование математической структуры позволяет нам
для определения структуры устойчивости
эта система и , следовательно , увидеть , где
критических переходов не хватает
есть предостережение , чтобы точно
прогнозировать критические переходы таким образом
нужно было бы
значения параметров системы характеризуют
эти взаимодействия и на самом деле это
просто это не так из-за небольших
неопределенности в этих значениях параметров
точное местоположение этих опрокидывания
Точки редко известны , так как мы идем
о прогнозировании критического перехода
если мы не знаем, где опрокидывание
точки — это ответ на этот вопрос
заключается в дополнении этой модели
подход с использованием подхода, основанного на данных, который
непосредственно использует данные временных рядов
система, способствующая оценке системы
устойчивости, но что мы подразумеваем под
Как вы думаете, вы можете удалить
один из этих кирпичей Дженги без
вся башня рушится на более
серьезное замечание, если мы удалим конкретный
видов из экосистемы, насколько хорошо
что экосистема поддерживает себя, если вообще
если ставки вакцинации MMR по всей Канаде
снизится на 5%, насколько безопасна эта популяция
от широко распространенной вспышки кори
ответы на такие вопросы , как это
напрямую зависит от устойчивости
системы в вопросе моей сопротивляемости
чтобы найти Loosli как способность к
системы для восстановления после некоторых
нарушение настолько четко в начале
этапы этой игры Jenga, когда башня
является небольшим, относительно легко сделать
кирпич башня довольно упругая
однако, если игра увеличивает башню
становится более восприимчивым к этим
внешних сил и более
критического перехода, и поэтому
Упругие уменьшается как высота
башня увеличивается, однако эти больше
сложные системы, о которых мы заботимся
населения и экосистемы
гораздо труднее оценить эту потерю
устойчивость к ИИ, но, к счастью, там
является универсальным свойством комплекса
системы, поскольку они приближаются к точкам опрокидывания
и это то , что они занимают больше времени
восстановления после возмущения , так что их
естественная тенденция к колебаниям начинает
замедляется, и есть очень технический
термин в математической литературе для
это явление, которое как сложная система
приближается к точке опрокидывания, она замедляется
и это называется критическое замедление вниз
и критическое замедление происходит на
сердце многих раннего предупреждения
сигналы, которые разрабатываются сегодня
предвидеть эти критические переходы
позвольте мне показать вам, как это работает в
пример модели популяции рыб
который подвергается сбору этого
модель была предложена на самом деле назад
70-х годов, чтобы объяснить, как экосистемы могут
внезапно рушится, когда подвергается
критические уровни сбора урожая на
слева здесь эта диаграмма просто показывает нам
структура устойчивости системы
сплошные черные линии являются стабильными
заявляет, что население рыбы может сидеть
для определенной скорости сбора, поэтому для
относительно низкая скорость уборки, когда
что Зеленая линия мы можем видеть , что
популяции рыб способны выдержать
сами в большом изобилии это
хорошее хорошее хорошее состояние для рыбы
Население
рыболовного сообщества, однако, если вы
следуйте этой черной линии вниз, вы увидите
что по мере увеличения скорости уборки урожая
существует критическая точка, в которой
стабильное состояние перестает существовать это
это точка, в которой это
позитивная петля обратной связи и
популяция рыб рушится до этого низкого
изобилие нежелательного состояния, и это
переход может стать настоящим потрясением для
рыболовное сообщество, поскольку вблизи
этот переломный момент
она занимает очень небольшое увеличение
скорость уборки рыбы
население, чтобы внезапно рухнуть, теперь пусть
я покажу вам, как это будет развиваться в
время справа здесь у нас есть время
серии наших рыбных популяций
колебания относительно желаемого устойчивого
но сейчас показатели сбора урожая
значительно возрастая из временного ряда, мы
не может сказать, что приближаясь к опрокидыванию
в любом случае, и вы
видеть, что внезапно, как эта сборка
Скорость по этой точке опрокидывания
население рыбы рушится, и это
что мы хотим избежать этого,
критический переход в порядке, но это
большая проблема здесь мы точно не знаем
где это переломный момент, как я сказал
ранее эти значения параметров я не
точно так же, как мы идем
ожидая такого перехода
хорошо мы переходим к этому подходу, основанному на данных
позвольте мне снова запустить то же самое время
но на этот раз мы собираемся вычислить два
статистические показатели — дисперсия
и автоматическая корреляция одновременно
увеличивается дисперсия и авто
корреляция соответствует уменьшению
устойчивость системы они
подбирая это критическое замедление
это говорит нам, когда система
приближаясь к переломной точке, поэтому здесь
в то же время серия снова запускает рыбу
население колеблется в этом состоянии
но теперь мы вычисляем эти показатели
непосредственно из временных рядов
системы, и это увеличение
нам нужно вмешаться
что — то здесь происходит сопротивляемость
этой системы зашла слишком далеко вниз и
вы увидите , что прямо перед
переход происходит, мы получаем, что окончательный
увеличение этих показателей, и нам необходимо
что-то делать, но в этом симуляции
мы ничего не делали в уборке
Скорость пошла по
и мы получаем этот сценарий здесь
то, что я нахожу абсолютно увлекательным
о переломных моментах это факт, что
они могут происходить на столь сильно отличающихся
шкалы эмпирических исследований нашли
опрокидывание точки прямо на
микробная шкала дрожжей на всем пути вверх
в планетарном масштабе всей нашей
климатической системы и в каждой из этих
исследователи обнаружили контрольный сигнал
признаки предстоящего переломного момента в
данные временных рядов непосредственно перед
произошел критический переход, поэтому
очень многообещающая работа, но я добавлю
что по-прежнему
прежде чем мы будем использовать эти индикаторы
универсальная оценка надежности
эти показатели в разных структурах
сложных систем в настоящее время является
активная область исследований в комплексе
системного сообщества и что-то, что наш
Команда в Университете Ватерлоо
в значительной степени участвуют в жизни
где человечество продолжает применять
повышение уровня стресса до естественного
систем по всему миру потенциально
приводя их к фатальным переломным точкам
однако в то же время мы теперь больше
для получения данных на более высоком уровне
частоты и с более высоким разрешением
делая какие-либо сигналы раннего предупреждения о том, что мы
развивать более эффективную
Я твердо верю, что
сотрудничество математики с
естественные и социальные науки будут играть
ключевую роль в обеспечении того, чтобы мы как
общество не коллективно
каноэ матери-природы в
Катастрофические Штаты большое спасибо
для внимания
вы
вы
Please follow and like us:
Be First to Comment