Геосреда как открытая нелинейная диссипативная динамическая система — задачи идентификации, возможности управления, прогноз эволюции (обзор)

Abstract

Огляд присвячено обговоренню деяких питань і методів досліджень сучасної теорії нелінійних динамічних систем, актуальних з позиції геофізичних застосувань. Увагу сконцентровано на інформаційному поводженні фізичних систем (зокрема геосистем), можливостях їх діагностики та прогнозу еволюції, використанні фрактальних моделей. Розглянуто нові підходи до аналізу спостережувальних часових рядів різної фізичної природи, породжуваних динамічними системами, які запропоновано в останні роки. Підкреслено роль і значення геофізичного моніторингу, орієнтованого на виявлення загальної структурної організації фізичних процесів, які відбуваються у сейсмоакустоелектромагнітно-генерувальному геосередовищі, реконструкцію та ідентифікацію динамічних систем (геосередовища). Обговорено явище “стохастичного резонансу” та його можливу роль у процесах самоорганізації і розвитку геосистем. В ослабленій постановці сформульовано задачу управління процесами в геосередовищі. Відзначено труднощі реалізації цієї ідеї, пов’язані зі змінами параметрів і стану геосередовища та можливостями здійснення керувального впливу на відносно коротких часових інтервалах, а також з обмеженістю можливих джерел впливу.

Review is dedicated to discussing some problems and methods of studies of modern theory of nonlinear dynamic systems, urgent from the viewpoint of geophysical applications. Attention is focused on informational behavior of physical systems (including geosystems), possibilities of their diagnostics and forecast of evolution, use of fractal models. New lately developed approaches to analysis of temporal sequences of different physical nature, produced by dynamic systems have been considered. Role and importance is accentuated on geophysical monitoring oriented towards revealing general structural organization of physical processes, which occur within seismic-acoustic-electromagnetic generating geomedium, on reconstruction and identification of dynamic systems (geomedia). The phenomenon of “stochastic resonance” and its possible role in processes of self-organization and development of geosystems is discussed. The problem of control of the processes in geomedium is formulated in abbreviated statement and difficulties in realization of this idea are noticed due to the changes of parameters and condition of geomedium and with possibility of realization of controlling action during relatively short temporal intervals as well as with limitation of possible sources of influence.

Обзор посвящен обсуждению некоторых вопросов и методов исследований современной теории нелинейных динамических систем, актуальных с точки зрения геофизических приложений. Внимание концентрируется на информационном поведении физических систем (в том числе геосистем), возможностях их диагностики и прогноза эволюции, использования фрактальных моделей. Рассматриваются новые подходы к анализу временных рядов различной физической природы, порождаемых динамическими системами, развитые в последние годы. Подчеркиваются роль и значение геофизического мониторинга, ориентированного на выявление общей структурной организации физических процессов, происходящих в сейсмоакустоэлектромагнитогенерирующей геосреде, реконструкции и идентификации динамических систем (геосреды). Обсуждаются явление "стохастического резонанса" и его возможная роль в процессах самоорганизации и развития геосистем. В ослабленной постановке формулируется задача управления процессами в геосреде. Отмечаются трудности реализации этой идеи, связанные с изменением параметров и состояния геосреды и возможностью осуществления управляющего воздействия на относительно коротких временных интервалах, а также с ограниченностью возможных источников воздействия.