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기술

HAVOK

HAVOK기술
전체 이름
Hankel alternative view of Koopman
기본 자료
시간 지연으로 배열한 표본열
주요 도구
특이값 분해와 회귀
대표 표현
주요 좌표의 선형 변화와 강제항
HAVOK은 시간 지연 좌표에서 추출한 주요 성분의 변화를 선형 모형과 나머지 좌표의 강제항으로 나누어 분석하는 방법이다. 한 관측량의 시간 이력을 한켈 행렬로 구성해 복잡한 동역학의 구조를 살펴본다.

시간 이력으로 좌표 만들기

현재 값 하나뿐 아니라 일정 간격으로 이동한 여러 관측값을 함께 배열한다. 겹치는 창으로 만든 한켈 행렬에 특이값 분해를 적용하면 지연 공간의 주요 방향과 그 시간 계수를 구할 수 있다. 원래 시스템의 모든 상태 변수를 직접 측정한 자료와 동일한 것은 아니다.

선형 부분과 강제항

선택한 주요 지연 좌표를 v, 따로 둔 좌표를 u라 하면 v점≈Av+Bu 같은 모형으로 표현할 수 있다. 여기서 u는 외부 실험자가 가한 제어 입력일 필요가 없다. 같은 관측에서 추출한 좌표를 강제항으로 해석한다는 점을 실제 입력이 알려진 제어 모형과 구분한다.

강제항이 만드는 차이

단순한 설명 모형 v점=−v+2u를 생각하자. v=1에서 u=0이면 변화율은 −1이고 u=3이면 5다. 선형 부분 −v만 보면 감쇠하지만 강제항이 커지면 순간적인 변화 방향이 바뀔 수 있다. 이 숫자 예제는 역할을 설명하기 위한 것이며 특정 혼돈계의 추정 계수는 아니다.

에너지가 작아도 중요한 좌표

작은 특이값에 대응하는 성분도 전이 시점의 강제 효과와 관련될 수 있다. 평균 에너지가 작다는 이유만으로 언제나 잡음이라고 버릴 수는 없다. 지연 길이와 절단 차원, 시간 간격을 바꾸어 결과를 확인해야 한다. 강제항을 미래에 알 수 없는 경우에는 선형 모형만으로 장기 혼돈 궤적을 정확히 예측할 수 있다고 해석하지 않는다.

관련 문서

동적 모드 분해 / SINDy / 한켈 행렬 / 특이값 분해 / 혼돈 이론 / 쿠프만 연산자