Komplexní dynamika a chaos

Lyapunov fraktály

Fraktál Lyapunov přiřazuje osám dvě hodnoty parametrů, střídá je podle symbolické sekvence a každou dvojici obarví podle průměrné citlivosti dráhy.

Lyapunov fraktál periodicky se střídající logistické mapy
Světlé oblasti označují stabilní sekvence parametrů; tmavé a modré oblasti označují kladné exponenty Lyapunov a chaos.Obrázek: Björn Kindler / MandelKit · MandelKit Wissensgrafik · Eigene Darstellung · Own work

Experiment se dvěma parametry

Logistické pravidlo xₙ₊₁ = r xₙ(1 − xₙ) obvykle mění jeden parametr r. Sekvence typu AABAB volí při každé iteraci mezi horizontálním parametrem A a vertikálním parametrem B, čímž vytváří dvourozměrné stabilizační pole.

Sekvence symbolů, jako například AABAB, určuje, který ze dvou parametrů se použije v každém kroku logistické mapy. Každý pixel načte oba parametry z os, vyřadí přechodovou hodnotu a poté vypočítá průměr logaritmické derivace. Změna sekvence symbolů přeskupuje ostrovy stability. Jedná se tedy o podstatnou součást scény, nikoli pouze o zaměnitelný název předvolby.

Exponent jako zdroj barvy

Exponent Lyapunov představuje průměr logaritmu velikosti derivace podél dráhy. Záporné hodnoty označují lokální kontrakci a stabilní cykly; kladné hodnoty označují citlivé chaotické chování. Nedefinované nebo divergentní vzorky vyžadují explicitní pravidla renderování.

Exponent λ Lyapunov představuje průměr log|r(1−2x)| podél dráhy. Záporné hodnoty naznačují kontrakci a stabilní dlouhodobé chování ve vzorkovaném režimu; kladné hodnoty naznačují citlivé oddělení. V blízkosti λ=0 se odhad pomalu sbližuje a krátké běhy vytvářejí skvrnité okrajové pruhy. Barevná stupnice by měla jasně označovat nulu a normalizovat kladné a záporné rozsahy odděleně, namísto jejich smíchání v libovolném cyklickém přechodu.

„Feathers“ jsou hranice stability.

Rozpoznatelná křídla a peří zachycují přechody mezi periodickými okny a chaosem. Přechodová barva může výsledek dramaticky zvýraznit, ale pouze mapuje naměřený dynamický signál – sama o sobě geometrii nevytváří.

Tvary připomínající peří se vyskytují tam, kde se v dvourozměrné parametrické rovině prolínají periodická okna a chaotické oblasti. Jedná se o kontury související stability, nikoli o namalovanou texturu. Délka pozorování se při zvětšení musí prodlužovat, protože jemná okna mohou mít delší přechodové jevy. Okamžitý náhled může být hrubý; konečný obrázek musí pokračovat ve zpřesňování odhadu exponentu.

Zdroje a další literatura

Tento článek shrnuje následující odborné zdroje v původním znění. Přístup a redakční revize 12 srpen 2026.

  1. Lyapunov ExponentWolfram MathWorld
  2. Simple mathematical models with very complicated dynamicsNature