RAE.RU
Энциклопедия
ИЗВЕСТНЫЕ УЧЕНЫЕ
FAMOUS SCIENTISTS
Биографические данные и фото 17193 выдающихся ученых и специалистов
Логин   Пароль  
Регистрация Забыли пароль?
 

Смирнов Дмитрий Алексеевич

Научная тема: « РЕКОНСТРУКЦИЯ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ И ДИАГНОСТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПО ВРЕМЕННЫМ РЯДАМ »

Научная биография   « Смирнов Дмитрий Алексеевич »

Членство в Российской Академии Естествознания

Специальность: 01.04.03

Год: 2010

Отрасль науки: Физико-математические науки

Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:

  1. Разработанные методы оценки параметров хаотических динамических систем по зашумленным временным рядам дают более точные результаты, чем известные подходы. А именно, модифицированный метод множественной стрельбы, допускающий разрывы фазовой траектории на интервале наблюде-ния, позволяет эффективно использовать сколь угодно длинные ряды и смягча-ет требования к стартовым догадкам для искомых параметров. Для одномерных отображений использование обратного отображения при расчете целевой функции дает оценки параметров, среднеквадратическая погрешность которых в типичном случае уменьшается с ростом длины временного ряда N как N1 в отличие от закона N1 для подходов, основанных на сегментировании ряда.
  2. Разработанный комплекс методов для реконструкции уравнений динамики расширяет возможности моделирования нелинейных колебательных систем по временным рядам. Он включает в себя приемы подбора динамических пере-менных на основе тестирования аппроксимируемых зависимостей на однознач-ность и непрерывность, оптимизации модельных уравнений за счет исключения лишних слагаемых, описания внешних воздействий за счет использования мно-гочленов с переменными коэффициентами. По сравнению с известными подхо-дами это позволяет получать модели с меньшим числом динамических пере-менных, воспроизводящие наблюдаемую динамику в более широкой области фазового пространства.
  3. Предложенный метод оценки динамического эффекта воздействий по вре-менным рядам позволяет количественно охарактеризовать, в какой степени различные свойства одного процесса зависят от других наблюдаемых процес-сов (факторов). Он основан на построении эмпирической модели и анализе ее динамики при искусственных изменениях рассматриваемых факторов. Это до-полняет широко используемые характеристики причинности по Грейнджеру, которые позволяют выявить наличие связей между исследуемыми системами, но не дают возможности оценить степень влияния этих связей на динамику.
  4. Предложенный модифицированный метод моделирования фазовой дина-мики, основанный на учете корреляционных свойств фазовых шумов, позволяет с заданной доверительной вероятностью делать выводы о наличии связей меж-ду двумя нелинейными колебательными системами по временным рядам дли-ной от двадцати характерных периодов колебаний. Метод становится более чувствительным к слабой связи, чем известные подходы (оценка частной на-правленной когерентности и статистика ближайших соседей в пространствах состояний), при уменьшении коэффициентов диффузии фазы исследуемых сис-тем и длины временного ряда.
  5. Предложенные обобщения метода моделирования фазовой динамики по-зволяют выявлять структуру связей в ансамблях колебательных систем, полу-чать физически интерпретируемые характеристики взаимодействий, оценивать связи, характеризующиеся нелинейностью произвольно высокого порядка, по-лучать интервальные оценки времени запаздывания связей.
  6. По эмпирическим данным за период 1856 - 2005 гг. выявлено влияние ва-риаций солнечной и вулканической активности и содержания углекислого газа в атмосфере на вариации глобальной приповерхностной температуры (ГПТ) с помощью оценки причинности по Грейнджеру. Согласно оценке динамическо-го эффекта воздействий рост ГПТ в последние десятилетия объясняется эмпи-рической моделью только при учете в ней вариаций содержания CO2.
  7. По эмпирическим данным за период с 1870 г. до начала XXI в. с помощью метода моделирования фазовой динамики и оценки причинности по Грейндже-ру выявлены связи процесса Эль-Ниньо - Южное колебание (ЭНЮК) в Тихом океане с процессами в других регионах. А именно, обнаружены и количествен-но охарактеризованы воздействие ЭНЮК на Северо-Атлантическое колебание, воздействие экваториальной атлантической моды на ЭНЮК и двунаправленная связь между ЭНЮК и индийским муссоном.
  8. При анализе записей локальных потенциалов с глубинных электродов и сигналов акселерометров с помощью метода моделирования фазовой динамики и линейной и нелинейной оценок причинности по Грейнджеру выявлена двуна-правленная связь между активностью субталамического ядра (структуры мозга в базальных ганглиях) и колебаниями противоположной руки при паркинсо-новском треморе. Влияние колебаний руки на активность субталамического яд-ра обнаруживается и линейным, и нелинейными методами. Обратное воздейст-вие выявляется только нелинейными методами и характеризуется запаздывани-ем от 200 до 400 миллисекунд.

Список опубликованных работ

Статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК

1. Смирнов Д.А. Выявление нелинейных связей между стохастическими осцилля-торами по временным рядам // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2010. Т. 18, № 2, с. 16-38.

2. Tass P., Smirnov D., Karavaev A., Barnikol U., Barnikol T., Adamchic I., Hauptmann C., Pawelcyzk N., Maarouf M., Sturm V., Freund H.-J., Bezruchko B. The causal relation-ship between subcortical local field potential oscillations and parkinsonian resting tremor // J. Neural Engineering, 2010. V. 7, 016009.

3. Smirnov D.A., Bezruchko B.P. Detection of couplings in ensembles of stochastic os-cillators // Phys. Rev. E, 2009. V. 79, 046204.

4. Smirnov D.A., Mokhov I.I. From Granger causality to long-term causality: Application to climatic data // Phys. Rev. E, 2009. V. 80, 016208.

5. Мохов И.И., Смирнов Д.А. Эмпирические оценки воздействия естественных и антропогенных факторов на глобальную приповерхностную температуру // Доклады академии наук, 2009. Т. 426, № 5, с. 679-684.

6. Козленко С.С., Мохов И.И., Смирнов Д.А. Анализ причинно-следственных свя-зей между Эль-Ниньо в Тихом океане и его аналогом в экваториальной Атлантике // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2009. Т. 42, № 6, с. 754-763.

7. Smirnov D., Barnikol U.B., Barnikol T.T., Bezruchko B.P., Hauptmann C., Buehrle C., Maarouf M., Sturm V., Freund H.-J., Tass P.A. The generation of Parkinsonian tremor as revealed by directional coupling analysis // Europhys. Lett., 2008. V. 83, 20003.

8. Смирнов Д.А., Сидак Е.В., Безручко Б.П. Статистические свойства оценки коэф-фициента фазовой синхронизации // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная дина-мика, 2008. Т. 16, № 2, с. 109-119.

9. Мохов И.И., Смирнов Д.А. Диагностика причинно-следственной связи солнеч-ной активности и глобальной приповерхностной температуры Земли // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2008. Т. 44, № 3, с. 283-293.

10. Безручко Б.П., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Смирнов Д.А., Тасс П.А. Моделирование и диагностика взаимодействия нелинейных колебательных систем по хаотическим временным рядам (приложения в нейрофизиологии) // Успехи физиче-ских наук, 2008. Т. 178, № 3, с. 323-329.

11. Sitnikova E., Dikanev T., Smirnov D., Bezruchko B., van Luijtelaar G. Granger cau-sality: Cortico-thalamic interdependencies during absence seizures in WAG/Rij rats // J. Neuroscience Methods, 2008. V. 170, pp. 245-254.

12. Smirnov D., Schelter B., Winterhalder M., Timmer J. Revealing direction of coupling between neuronal oscillators from time series: Phase dynamics modeling versus partial di-rected coherence // Chaos, 2007. V. 17, 013111.

13. Смирнов Д.А., Карпеев И.А., Безручко Б.П. Выявление связи между осциллято-рами по коротким временным рядам: условие применимости метода моделирования фазовой динамики // Письма в ЖТФ, 2007. Т. 33, вып. 4, с. 19-26.

14. Безручко Б.П., Смирнов Д.А., Зборовский А.В., Сидак Е.В., Иванов Р.Н., Беспя-тов А.Б. Реконструкция по временному ряду и задачи диагностики // Технологии жи-вых систем, 2007. Т.4, вып. 3, с. 49-56.

15. Смирнов Д.А. Диагностика слабой связанности между автоколебательными системами по коротким временным рядам: метод и приложения // Радиотехника и электроника, 2006. Т. 51. № 5, с. 569-579.

16. Смирнов Д.А., Бодров М.Б., Безручко Б.П. Интервальные оценки связанности между системами с переключениями // Письма в ЖТФ, 2006. Т. 32, вып. 18, с. 73-81.

17. Смирнов Д.А., Диканев Т.В., Веннберг Р., Перес Веласкес Х.-Л., Безручко Б.П. Динамическая нестационарность в электроэнцефалограммах при височной эпилепсии // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2006. № 12, с.26-32.

18. Mokhov I.I., Smirnov D.A. El Nino Southern Oscillation drives North Atlantic Oscil-lation as revealed with nonlinear techniques from climatic indices // Geophys. Res. Lett., 2006. V. 33, L03708, doi:10.1029/2005GL024557.

19. Stoop R., Kern A., Goepfert M.C., Smirnov D.A., Dikanev T.V., Bezrucko B.P. A generalization of the van-der-Pol oscillator underlies active signal amplification in Droso-phila hearing // Eur. Biophys. J., 2006. V. 35, pp. 511-516.

20. Bezruchko B.P., Smirnov D.A., Sysoev I.V. Identification of chaotic systems with hidden variables (modified Bock´s algorithm) // Chaos, Solitons, & Fractals, 2006. V. 29, pp. 82-90.

21. Мохов И.И., Смирнов Д.А. Исследование взаимного влияния процессов Эль-Ниньо - Южное колебание и Северо-Атлантического и Арктического колебаний не-линейными методами // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2006. Т. 42. № 5, с. 650-667.

22. Диканев Т.В., Смирнов Д.А., Гепферт М., Керн А., Ступ Р., Безручко Б.П. Эм-пирическая автоколебательная модель слуховой системы дрозофилы // Биомедицин-ские технологии и радиоэлектроника, 2006. № 12, с.54-60.

23. Smirnov D.A., Andrzejak R.G. Detection of weak directional coupling: phase dynam-ics approach versus state space approach // Phys. Rev. E, 2005. V.71, 036207.

24. Smirnov D.A., Bodrov M.B., Perez Velazquez J.L., Wennberg R.A., Bezruchko B.P. Estimation of coupling between oscillators from short time series via phase dynamics mod-eling: limitations and application to EEG data // Chaos, 2005. V. 15, 024102.

25. Smirnov D.A., Vlaskin V.S., Ponomarenko V.I. Estimation of parameters in one-dimensional maps from noisy chaotic time series // Phys. Lett. A, 2005. V. 336, pp. 448-458.

26. Смирнов Д.А., Бодров М.Б., Безручко Б.П. Оценка связанности между осцилля-торами по временным рядам путем моделирования фазовой динамики: пределы при-менимости метода // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2004. Т.12, № 6, с.79-92.

27. Смирнов Д.А., Власкин В.С., Пономаренко В.И. Метод оценки параметров од-номерных отображений по хаотическим временным рядам // Письма в ЖТФ, 2005. Т. 31, вып. 3, с.18-26.

28. Dikanev T., Smirnov D., Wennberg R., Perez Velazquez J.L., Bezruchko B. EEG nonstationarity during intracranially recorded seizures: statistical and dynamical analysis // Clin. Neurophysiol., 2005. V. 116, pp. 1796-1807.

29. Безручко Б.П., Смирнов Д.А., Сысоев И.В. Реконструкция при наличии скры-тых переменных (модифицированный алгоритм Бока) // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2004. Т.12, № 6, с. 93-104.

30. Smirnov D., Bezruchko B. Estimation of interaction strength and direction from short and noisy time series // Phys. Rev. E, 2003. V. 68, 046209.

31. Смирнов Д.А., Сысоев И.В., Селезнев Е.П., Безручко Б.П. Реконструкция моде-лей неавтономных систем с дискретным спектром воздействия // Письма в ЖТФ, 2003. Т. 29, вып. 19, с.69-76.

32. Диканев Т.В., Смирнов Д.А., Пономаренко В.И., Безручко Б.П. Three subprob-lems of global model reconstruction from time series and their peculiarities // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2003. Т. 11, № 3, с.165-178.

33. Smirnov D., Bezruchko B., Seleznev Ye. Choice of dynamical variables for global reconstruction of model equations from time series // Phys. Rev. E, 2002. V. 65, 026205.

34. Безручко Б.П., Диканев Т.В., Смирнов Д.А. Тестирование на однозначность и непрерывность при глобальной реконструкции модельных уравнений по временным рядам // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2002. Т. 10, № 4, с. 69-81.

35. Безручко Б.П., Селезнев Е.П., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Смирнов Д.А., Диканев Т.В., Сысоев И.В., Караваев А.С. Special approaches to global reconstruc-tion of equations from time series // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная ди-намика, 2002. Т. 10, № 3, с. 137-158.

36. Bezruchko B., Smirnov D. Constructing nonautonomous differential equations from a time series // Phys. Rev. E, 2001. V. 63, 016207.

37. Bezruchko B., Dikanev T., Smirnov D. Role of transient processes for reconstruction of model equations from time series // Phys. Rev. E, 2001. V. 64, 036210.

38. Безручко Б.П., Смирнов Д.А. Метод восстановления уравнений с гармониче-ским внешним воздействием по временному ряду // Известия ВУЗов. Прикладная не-линейная динамика, 2001. Т. 9, № 2, с. 27-38.

39. Безручко Б.П., Диканев Т.В., Смирнов Д.А. Глобальная реконструкция модель-ных уравнений по реализации переходного процесса // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2001. Т. 9, № 3, с. 3-14

40. Безручко Б.П., Селезнев Е.П., Смирнов Д.А. Реконструкция уравнений неавто-номного нелинейного осциллятора по временному ряду: модели, эксперимент // Из-вестия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 1999. Т. 7, № 1, с. 49-67.

Статьи в прочих журналах, монографиях и научных сборниках

41. Smirnov D.A., Bezruchko B.P. Nonlinear dynamical models from chaotic time series: methods and applications // in Handbook of Time Series Analysis (eds. M. Winterhalder, B. Schelter, J. Timmer). Berlin, Wiley-VCH, 2006, pp. 181-212.

42. Безручко Б.П., Смирнов Д.А. Современные проблемы моделирования по вре-менным рядам // Известия Саратовского госуниверситета, серия "физика", 2006. Т. 6, вып. 1, с. 3-27.

43. Безручко Б.П., Бодров М.Б., Диканев Т.В., Караваев А.С., Пономаренко В.И., Прохоров М.Д., Селезнев Е.П., Сысоев И.В., Смирнов Д.А. Некоторые проблемы ре-конструкции модельных уравнений по временным рядам и пути их решения // Нели-нейные волны – 2004 (ред. А.В. Гапонов-Грехов, В.И. Некоркин). ИПФ РАН, Нижний Новгород, 2005. С. 381-397.

44. Пономаренко В.И., Смирнов Д.А., Бодров М.Б., Безручко Б.П. Глобальная ре-конструкция уравнений по временным рядам в приложении к определению направле-ния связи // Вопросы прикладной физики: Межвузовский научный сборник. Выпуск 11 (ред. Ю.В. Гуляев, Н.И. Синицын, В.М. Аникин). Саратов: Изд-во ГосУНЦ "Кол-ледж", 2004. С. 192-200.

45. Bezruchko B., Smirnov D., Dikanev T., Sysoev I. Construction of dynamical model equations for nonautonomous systems from time series (peculiarities and special tech-niques) // in Chaos and its reconstructions (eds. G. Gouesbet, G. Meunier-Guttin-Cluzel, O. Menard). Nova Science Publishers, 2003. P. 215-243.

Патент

46. Безручко Б.П., Селезнев Е.П., Смирнов Д.А., Сысоев И.В. Патент на изобрете-ние № 2265859. МПК 7 G 01 R 27/08, 31/27. Способ определения характеристик нели-нейных устройств. Патентообладатель ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского». № 2004115469/28(016733), заявл. 24.05.2004, зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10.12.2005.

Монографии

47. Bezruchko B.P., Smirnov D.A. Extracting knowledge from time series: An introduc-tion to nonlinear empirical modeling. Springer, Berlin, 2010. in press.

48. Безручко Б.П., Смирнов Д.А., Математическое моделирование и хаотические временные ряды. Саратов: ГосУНЦ "Колледж", 2005. 320 с.

Комментарии:

Если вы считаете, что какое-то сообщение нарушает Правила, оскорбляет Вас как личность, несёт заведомо ложную информацию, и должно быть удалено, сообщите нам по адресу sergey@rae.ru

Ваше имя
Текст комментария
Введите число с изображения

Антиспам защита

При добавлении комментария Вы соглашаетесь с пользовательским соглашением