混沌動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其在大腦功能方面的應(yīng)用

目錄
第1章 混沌概論 1
1.1 混沌的發(fā)展史 1
1.2 混沌的特征 6
1.3 通向混沌之路 12
1.3.1 倍周期分岔通向混沌 12
1.3.2 陣發(fā)性通向混沌 14
1.3.3 霍普夫分岔通向混沌 16
1.3.4 哈密頓系統(tǒng)的KAM環(huán)面通向混沌 18
1.4 混沌的測(cè)度與各態(tài)歷經(jīng)性 19
1.5 非線性動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 21
1.6 動(dòng)力系統(tǒng)的三種典型分岔 24
1.7 習(xí)題 29
第2章 一些典型迭代系統(tǒng)中的混沌 31
2.1 邏輯斯諦映射 31
2.2 埃農(nóng)映射 36
2.3 標(biāo)準(zhǔn)映射 39
2.4 帳篷映射 41
2.5 圓映射 43
2.6 艾克達(dá)映射 46
2.7 雙轉(zhuǎn)子映射 47
2.8 習(xí)題 51
第3章 一些典型的連續(xù)動(dòng)力系統(tǒng)中的混沌 53
3.1 流與映射的關(guān)系 53
3.2 洛倫茨方程 55
3.3 洛斯勒系統(tǒng) 59
3.4 蔡氏電路 61
3.5 達(dá)芬方程 64
3.6 斯普羅特系統(tǒng) 67
3.7 習(xí)題 71
第4章 混沌的刻畫 73
4.1 映射軌道的圖像描述：蜘蛛網(wǎng)圖 73
4.2 功率譜分析 75
4.3 李雅普諾夫指數(shù) 79
4.3.1 李雅普諾夫指數(shù)的定義 79
4.3.2 李雅普諾夫指數(shù)的數(shù)值計(jì)算 82
4.3.3 噪聲時(shí)間序列中的最大李雅普諾夫指數(shù)的檢測(cè) 86
4.4 分?jǐn)?shù)維數(shù) 87
4.4.1 豪斯多夫維數(shù) 88
4.4.2 計(jì)盒維數(shù) 89
4.4.3 信息維數(shù) 90
4.4.4 關(guān)聯(lián)維數(shù) 90
4.4.5 李雅普諾夫維數(shù) 91
4.4.6 廣義維數(shù) 91
4.5 時(shí)間序列的吸引子重構(gòu) 92
4.6 數(shù)值計(jì)算方法 95
4.6.1 龍格-庫(kù)塔方法 95
4.6.2 噪聲環(huán)境下的休恩方法 96
4.7 習(xí)題 97
第5章 耦合混沌系統(tǒng)的集體行為——混沌同步化 99
5.1 同步化現(xiàn)象 99
5.2 完全同步化 100
5.3 相同步化 103
5.4 延遲同步化 108
5.5 廣義同步化 109
5.6 大量耦合振子的鎖相 113
5.7 耦合振子中的陣發(fā)及其機(jī)制 116
5.8 分立系統(tǒng)的相刻畫 121
第6章 混沌動(dòng)力系統(tǒng)中的噪聲效應(yīng) 126
6.1 外噪聲作用下的陣發(fā)效應(yīng) 126
6.2 噪聲誘導(dǎo)混沌及統(tǒng)計(jì)平均量的觀測(cè) 130
6.3 噪聲對(duì)混沌吸引子中性方向的影響 136
6.4 混沌系統(tǒng)中的相關(guān)共振 141
6.5 無(wú)序抑制混沌 148
第7章 混沌動(dòng)力學(xué)的初步應(yīng)用 152
7.1 控制混沌 152
7.2 保密通信 158
7.3 耦合強(qiáng)度及方向性檢測(cè) 161
7.4 癲癇病的模擬 165
7.4.1 非線性探測(cè)——替代數(shù)據(jù)法 168
7.4.2 癲癇機(jī)制的動(dòng)力學(xué)模型探討 169
第8章 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的同步化 172
8.1 引言 172
8.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本概念 175
8.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的譜分析 178
8.4 耦合振子同步化的主穩(wěn)定函數(shù)方法 181
8.5 幾種典型網(wǎng)絡(luò)的同步化 183
8.6 兩層網(wǎng)絡(luò)之間的耦合相變 186
第9章 爆炸性同步 189
9.1 引言 189
9.2 Kuramoto模型 191
9.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的爆炸性同步 195
9.4 爆炸性同步的實(shí)驗(yàn)證實(shí) 200
9.5 爆炸性同步的一般框架 204
9.6 爆炸性同步的抑制律 208
9.7 電力網(wǎng)中的爆炸性同步 214
9.8 與大腦有關(guān)的遲滯行為 218
9.9 爆炸性同步增強(qiáng)聽(tīng)力選擇 222
9.10 從爆炸性同步到Bellerophon態(tài) 227
第10章 耦合系統(tǒng)中的奇異態(tài) 234
10.1 引言：半腦睡眠現(xiàn)象 234
10.2 對(duì)稱破缺導(dǎo)致奇異態(tài) 236
10.3 奇異態(tài)的交替變化與魯棒性 242
10.4 高維系統(tǒng)中的奇異態(tài) 243
10.5 神經(jīng)元系統(tǒng)中的奇異態(tài) 247
10.6 奇異態(tài)的實(shí)驗(yàn)證實(shí) 252
10.7 爆炸性同步與奇異態(tài)之間的橋梁 255
第11章 大腦網(wǎng)絡(luò)上的認(rèn)知與信號(hào)傳遞 257
11.1 引言：認(rèn)知與記憶的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展 257
11.2 神經(jīng)元及其突觸可塑性 261
11.3 典型的神經(jīng)元模型 269
11.4 記憶模型 276
11.5 工作記憶 279
11.6 海扁學(xué)習(xí)法 286
11.7 時(shí)序依賴可塑性 289
11.8 Hopfield聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò) 292
11.9 無(wú)監(jiān)督模式識(shí)別 298
11.10 腦功能網(wǎng)的構(gòu)建 307
11.11 基于網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳遞與檢測(cè) 312
11.12 基于節(jié)律環(huán)的自持振蕩與記憶模型 315
11.13 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)神經(jīng)元發(fā)放傳輸?shù)挠绊?nbsp;325
11.14 相無(wú)序增強(qiáng)信號(hào)檢測(cè) 334
11.15 哺乳動(dòng)物聽(tīng)力的動(dòng)力學(xué)機(jī)制 339
11.16 生物節(jié)律的動(dòng)力學(xué)機(jī)制 344
11.17 認(rèn)知與記憶的非線性動(dòng)力學(xué)展望 351
參考文獻(xiàn) 354
索引 380