Стохастический процесс, порождающий дробную диффузию

Один из способов сгенерировать броуновское движение заключается в следующем: определить распределение вероятностей времени ожидания ψ ( т ) и распределение вероятностей длины шага λ ( Икс ) . Требуйте также, чтобы ψ "=" т , λ "=" 0 , и λ 2 "=" о 2 . То есть распределение времени ожидания имеет конечное среднее значение, а длина шага симметрична относительно нуля с конечной дисперсией. Затем мы можем сгенерировать последовательность временных шагов дельта т я ψ , последовательность длин шагов дельта Икс я λ . Тогда мы можем определить траекторию Икс ( Н дельта т я ) "=" Н дельта Икс я .

Если кто-то моделирует процесс, удобный выбор включает ψ ( т ) "=" дельта ( т т ) , и λ ( Икс ) "=" 1 2 ( дельта ( Икс о ) + дельта ( Икс + о ) ) . То есть через равные промежутки времени вы с равной вероятностью выбираете, пойдет ли частица влево или вправо. Все идет нормально.

Теперь для простоты пусть аномальная диффузия будет таким процессом, что Δ Икс 2 ( т ) т α , для 0 < α < 1 .

Для возникновения аномальной диффузии необходимо, чтобы среднее время ожидания расходилось ψ или что дисперсия длины шага расходится λ 2 или, я думаю, возможно, оба. Я знаю один способ сделать это: пусть ψ иметь распределение Парето ψ ( т ) "=" α т α т 1 + α для т > т , так что оно имеет расходящееся среднее. Затем мы можем выбрать любой λ с конечной дисперсией, как в предыдущем абзаце.

Мой вопрос в том, можно ли требовать, чтобы ψ ( т ) "=" дельта ( т т ) и все равно получить аномальную диффузию. Очевидно λ должна была бы иметь расходящуюся дисперсию, но я понятия не имею, кроме этого. Я полагаю λ ( Икс я ) может даже зависеть от прошлой истории. То есть я ищу шаги через равные промежутки времени Δ т из определенного дистрибутива λ так что результирующие траектории демонстрируют аномальную диффузию.

Вы видели дробное броуновское движение и обобщенное уравнение Ланжевена? Это альтернативный случайному блужданию подход к описанию диффузии, включающий эффекты памяти.
Я думаю, что при моделировании процесса броуновской нормальной диффузии следует выбирать ψ ( т ) "=" е т / т а не дельта-функция, аналогично, распределение длины прыжка должно быть выбрано как λ ( Икс ) е Икс 2 / ( 2 о 2 ) . Кроме того, обратите внимание, что в заявленной вами задаче случайного блуждания время ожидания и длина прыжка независимы и, следовательно, регулируются независимыми распределениями вероятностей, что подразумевает λ ( Икс ) не может зависеть от времени. Конечно, есть процессы, в которых вы можете связать длину перехода и время ожидания.

Ответы (1)

Если вы не хотите, чтобы сборный рейс вам не нужен λ с расходящейся дисперсией!

Для аномальной диффузии вы можете попробовать λ из дистрибутива с в а р ( Λ ) "="   Д т α где 0 < α < 1 и Д является константой.