Кіріспе
Динамикалық жүйенің күйлерін символдардың шексіз тізбегі ретінде модельдеу. Математикада, символдық динамика – топологиялық немесе тегіс динамикалық жүйені абстрактілі символдардың шексіз тізбектерінен тұратын дискретті кеңістікпен модельдеу тәжірибесі болып табылады, олардың әрқайсысы жүйенің күйін көрсетеді, ал динамикасы (эволюциясы) ауысу операторы арқылы беріледі. Формальды түрде, Марков бөлігі тегіс жүйе үшін шекті жабуды қамтамасыз ету үшін қолданылады; жабудың әрбір жиыны бір символмен байланыстырылады, ал символдар тізбегі жүйенің траекториясы бір жабудан екіншісіне өте қалғанда пайда болады.
In mathematics, symbolic dynamics is the practice of modeling a topological or smooth dynamical system by a discrete space consisting of infinite sequences of abstract symbols, each of which corresponds to a state of the system, with the dynamics (evolution) given by the shift operator. Formally, a Markov partition is used to provide a finite cover for the smooth system; each set of the cover is associated with a single symbol, and the sequences of symbols result as a trajectory of the system moves from one covering set to another.
Тарих
Бұл идея Жаку Хадамардың 1898 жылғы теріс қисықтығы бар беттердегі геодезиялық сызықтар туралы мақаласына қайнар көз. Оны 1921 жылы Марстон Морзе периодикалық емес, қайталап тұратын геодезиялық сызықты құру үшін қолданды. Осымен байланысты жұмыстарды 1924 жылы Эмиль Артин (қазір Артин бильярды деп аталатын жүйе үшін), Пекка Мирберг, Пол Коэбе, Якоб Нильсен және Г. А. Хедлунд жасады. Алғашқы ресми тұжырымдаманы Морзе мен Хедлунд 1938 жылғы жұмысында жасады. Джордж Бирхофф, Норман Левинсон және Мэри Картрайт пен Дж. Е. Литтлвуд жұбы автономды емес екінші ретті дифференциалдық теңдеулерді сапалық талдау үшін ұқсас әдістерді қолданды. Клод Шеннон 1948 жылғы «Математикалық коммуникация теориясы» атты мақаласында символдық тізбектерді және шекті типтегі ауысуларды пайдаланды, бұл ақпарат теориясының пайда болуына әкелді. 1960 жылдардың соңында Рой Адлер мен Бенджамин Вайс гиперболалық торалық автоморфизмдер үшін символдық динамика әдісін, ал Яков Синай Аносов диффеоморфизмдері үшін дамытты, ол символдық модельді Гиббс өлшемдерін құру үшін пайдаланды. 1970 жылдардың басында теория Марина Ратнердің Аносов ағынына және Руфус Боуэннің Аксиома А диффеоморфизмдері мен ағындарына дейін кеңейтілді. Символдық динамика әдістерінің керемет қолданылуы – Шарковскийдің 1964 жылғы интервалдың үздіксіз бейнесінің периодтық орбиталары туралы теоремасы.
Мысалдар
Гетероклиникалық және гомоклиникалық орбиталар сияқты түсініктер символдық динамикада ерекше қарапайым түрде көрсетіледі.
Жол жүру кестесі
Бөлшектің нүктесінің траекториясы – символдар тізбегі. Ол нүктенің қозғалысын сипаттайды.
Қолданбалар
Символикалық динамика бастапқыда жалпы динамикалық жүйелерді зерттеу әдісі ретінде қалыптасты; қазір оның техникалары мен идеялары деректерді сақтау және беру, сызықтық алгебра, планеталардың қозғалысы және көптеген басқа да салаларда маңызды қолданыс тапты. Символикалық динамиканың ерекше ерекшелігі – уақыт дискретті интервалдармен өлшенеді. Осылайша, әр уақыт интервалында жүйе белгілі бір күйде болады. Әрбір күйге белгілі бір символ сәйкес келеді, ал жүйенің эволюциясы символдардың шексіз тізбегі арқылы сипатталады – олар тиімді түрде жолдар ретінде бейнеленеді. Егер жүйенің күйлері бастапқыда дискретті болмаса, жүйелік векторды дискреттеу қажет, осылайша жүйе туралы жалпылама сипаттама алуға болады.