Math °æ (¾«»ªÇø)

·¢ÐÅÈË: zhili (±±ÏÀ), ÐÅÇø: Math
±ê  Ìâ: Nonlinear Science FAQ
·¢ÐÅÕ¾: ×϶¡Ïã (Sat Nov  8 15:56:29 1997)

Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!panix!news.mathworks.com!uunet!in3.uu.net!128.138.240.25!boulder!jdm
From: jdm@boulder.colorado.edu (James Meiss)
Newsgroups: sci.nonlinear,sci.answers,news.answers
Subject: Nonlinear Science FAQ
Followup-To: poster
Date: 2 Apr 1997 00:30:10 GMT
Organization: University of Colorado at Boulder
Lines: 1565
Approved: news-answers-request@MIT.EDU
Message-ID: <5hs9ai$olh@lace.colorado.edu>
NNTP-Posting-Host: newton.colorado.edu
NNTP-Posting-User: jdm
Summary: Frequently asked questions about Nonlinear Science,
                       Chaos, and Dynamical Systems
Originator: jdm@newton.Colorado.EDU
Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.nonlinear:7127 sci.answers:6186 news.answers:98824

Archive-name: sci/nonlinear-faq
Posting-Frequency: monthly

[1]     About Sci.nonlinear FAQ

This is version 1.1.5 (April 1997) of the Frequently Asked Questions document 
for the newsgroup sci.nonlinear. This document can also be found in 
        Html format from:
        http://amath.colorado.edu/appm/faculty/jdm/faq.html Colorado,
        http://zeus.chem.wvu.edu/misc/nlinfaq.html West Virginia,
        http://www.fen.bris.ac.uk/engmaths/research/nonlinear/faq.html Bristol, 
        http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/faq/usenet/sci/nonlinear-faq/faq.html Ohio.
        Or in other formats: 
        ftp://amath.colorado.edu/pub/dynamics/papers/sci.nonlinearFAQ.rtf RTF 
Format,
        ftp://amath.colorado.edu/pub/dynamics/papers/sci.nonlinearFAQ.tex TeX 
format, 
        ftp://rtfm.mit.edu/pub/usenet/news.answers/sci/nonlinear-faq text format.

This FAQ is maintained by Jim Meiss <jdm@boulder.colorado.edu>.

Copyright (c) 1995, 1996, and 1997 by James D. Meiss, all rights reserved. 
This FAQ  may be posted to any USENET newsgroup, on-line service, or BBS as 
long as it  is posted in its entirety and includes this copyright statement. 
This FAQ may  not be distributed for financial gain. This FAQ may not be 
included in  commercial collections or compilations without express permission 
from the  author. 

[1.1] What's New?

Reformated document with sections for easier Web access.
[3.2]   Web site on Fractal Clouds (thanks to Robert F. Cahalan)
[3.17]  Site for information about Feigenbaum Period Doubling (Thanks to 
Havard Berland)
[4.3]   Added a few new sites: on complexity and for a web version of the 
            Tufillaro-Reilly-Abbott book.
[5.2]   Added ftp site for AUTO


back to faq-Contents.htmltable of contents
[1]     About Sci.nonlinear FAQ
[1.1] What's New?
[2]     Basic Theory
[2.1] What is nonlinear?
[2.2] What is nonlinear science?
[2.3] What is a dynamical system?
[2.4] What is phase space?
[2.5] What is a degree of freedom?
[2.6] What is a map?
[2.7] How are maps related to flows (differential equations)?
[2.8] What is chaos?
[2.9] What is sensitive dependence on initial conditions?
[2.10] What are Lyapunov exponents?
[2.11] Can computers simulate chaos?
[2.12] What is generic?
[2.13] What is the minimum phase space dimension for chaos?
[3]     Applications and Advanced Theory
[3.1] What are complex systems?
[3.2] What are fractals?
[3.3] What do fractals have to do with chaos?
[3.4] What are topological and fractal dimension?
[3.5] What is a Cantor set?
[3.6] What is quantum chaos?
[3.7] How do I know if my data are deterministic?
[3.8] What is the control of chaos?
[3.9] How can I build a chaotic circuit?
[3.10] What are simple experiments to demonstrate chaos?
[3.11] What is targeting?
[3.12] What is time series analysis?
[3.13] Is there chaos in the stock market?
[3.14] What are solitons?
[3.15] What is spatio-temporal chaos?
[3.16] What are cellular automata?
[3.17] What is a Bifurcation?
[4]     To Learn More
[4.1] What should I read to learn more?
[4.2] What technical journals have nonlinear science articles?
[4.3] What are net sites for nonlinear science materials?
[5]     Computational Resources
[5.1] What are general computational resources?
[5.2] Where can I find specialized programs for  nonlinear science?
[6] Acknowledgments

[2]     Basic Theory
[2.1] What is nonlinear?

In geometry, linearity refers to Euclidean objects: lines, planes, (flat) 
three-dimensional space, etc.--these objects appear the same no matter how we 
examine them. A nonlinear object, a sphere for example, looks different on 
different scales--when looked at closely enough it looks like a plane, and 
from a far enough distance it looks like a point. 

In algebra, we define linearity in terms of functions that have the property 
f(x+y) = f(x)+f(y) and f(ax) = af(x). Nonlinear is defined as the negation of 
linear. This means that the result f may be out of proportion to the input x 
or y. The result may be more than linear, as when a diode begins to pass 
current; or less than linear, as when finite resources limit Malthusian 
population growth. Thus the fundamental simplifying tools of linear analysis 
are no longer available: for example, for a linear system, if we have two 
zeros, f(x) = 0 and f(y) = 0, then we automatically have a third zero f(x+y) = 
0 (in fact there are infinitely many zeros as well, since linearity implies 
that f(ax+by) = 0 for any a and b). This is called the principle of 
superposition--it gives many solutions from a few. For nonlinear systems, each 
solution must be fought for (generally) with unvarying ardor! 

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.2] What is nonlinear science?

Stanislaw Ulam reportedly said (something like) "Calling a science 'nonlinear' 
is like calling zoology 'the study of non-human animals'. So why do we have a 
name that appears to be merely a negative? 

Firstly, linearity is rather special, and no model of a real system is truly 
linear (you might protest that quantum mechanics is an exception, however this 
is at the expense of infinite dimensionality which is just as bad or worse-- 
and 'any' finite dimensional nonlinear model can be turned into an infinite 
dimensional linear one--e.g. a map x'=f(x) is equivalent to the linear 
integral equation
p'(x) = integral [ p(y) \delta(x-f(y)) dy ]). 
Some things are profitably studied as linear approximations to the real 
models--for example the fact that Hooke's law, the linear law of elasticity 
(strain is proportional to stress) is approximately valid for a pendulum of 
small amplitude implies that its period is approximately independent of 
amplitude. However, as the amplitude gets large the period gets longer, a 
fundamental effect of nonlinearity in the pendulum equations.

Secondly, nonlinear systems have been shown to exhibit surprising and complex 
effects that would never be anticipated by a scientist trained only in linear 
techniques. Prominent examples of these include bifurcation, chaos, and 
solitons. Nonlinearity has its most profound effects on dynamical systems (see 
[2.3]).

Further, while we can enumerate the linear objects, nonlinear ones are 
nondenumerable, and as of yet mostly unclassified. We currently have no 
general techniques (and very few special ones) for telling whether a 
particular nonlinear system will exhibit the complexity of chaos, or the 
simplicity of order. Thus since we cannot yet subdivide nonlinear science into 
proper subfields, it exists has a whole. 

Nonlinear science has applications to a wide variety of fields, from 
mathematics, physics, biology, and chemistry, to engineering, economics, and 
medicine. This is one of its most exciting aspects--that it brings researchers 
from many disciplines together with a common language.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.3] What is a dynamical system?

A dynamical system consists of an abstract phase space or state space, whose 
coordinates describe the dynamical state at any instant; and a dynamical rule 
which specifies the immediate future trend of all state variables, given only 
the present values of those same state variables. Mathematically, a dynamical 
system is described by an initial value problem. 

Dynamical systems are "deterministic" if there is a unique consequent to every 
state, and "stochastic" or "random" if there is more than one consequent 
chosen from some probability distribution (the "perfect" coin toss has two 
consequents with equal probability for each initial state). Most of nonlinear 
science--and everything in this FAQ--deals with deterministic systems.

A dynamical system can have discrete or continuous time. The discrete case is 
defined by a map, z_1 = f(z_0), that gives the state z_1 resulting from the 
initial state z_0 at the next time value. The continuous case is defined by a 
"flow", z(t) = \phi_t(z_0), which gives the state at time t, given that the 
state was z_0 at time 0. A smooth flow can be differentiated w.r.t. time to 
give a differential equation, dz/dt = F(z). In this case we call F(z) a 
"vector field," it gives a vector pointing in the direction of the velocity at 
every point in phase space.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.4] What is phase space?

Phase space is the collection of possible states of a dynamical system. A 
phase space can be finite (e.g. for the ideal coin toss, we have two states 
heads and tails), countably infinite (e.g. state variables are integers), or 
uncountably infinite (e.g. state variables are real numbers). Implicit in the 
notion is that a particular state in phase space specifies the system 
completely; it is all we need to know about the system to have complete 
knowledge of the immediate future. Thus the phase space of the planar pendulum 
is two-dimensional, consisting of the position (angle) and velocity. According 
to Newton, specification of these two variables uniquely determines the 
subsequent motion of the pendulum.

Note that if we have a non-autonomous system, where the map or vector field 
depends explicitly on time (e.g. a model for plant growth depending on solar 
flux), then according to our definition of phase space, we must include time 
as a phase space coordinate--since one must specify a specific time (e.g. 3PM 
on Tuesday) to know the subsequent motion. Thus dz/dt = F(z,t) is a dynamical 
system on the phase space consisting of (z,t), with the addition of the new 
dynamics dt/dt = 1.

The path in phase space traced out by a solution of an initial value problem 
is called an orbit or trajectory of the dynamical system. If the state 
variables take real values in a continuum, the orbit of a continuous-time 
system is a curve, while the orbit of a discrete-time system is a sequence of 
points.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.5] What is a degree of freedom?

The notion of "degrees of freedom" as it is used for Hamiltonian systems means 
one canonical conjugate pair, a configuration, q, and its conjugate momentum 
p. Hamiltonian systems (sometimes mistakenly identified with the notion of 
conservative systems) always have such pairs of variables, and so the phase 
space is even dimensional.

In the study of dissipative systems the term "degree of freedom" is often used 
differently, to mean a single coordinate dimension of the phase space. This 
can lead to confusion, and it is advisable to check which meaning of the term 
is intended in a particular context.

Those with a physics background generally prefer to stick with the Hamiltonian 
definition of the term "degree of freedom." For a more general system the 
proper term is "order" which is equal to the dimension of the phase space.

Note that a Hamiltonian dynamical system with N d.o.f. nominally moves in a 2N 
dimensional phase space. However, if H(q,p) is time independent, then energy 
is conserved, and therefore the motion is really on a 2N-1 dimensional energy 
surface, H(q,p) = E. Thus e.g. the planar, circular restricted 3 body problem 
is 2 d.o.f., and motion is on the 3D energy surface of constant "Jacobi 
constant." It can be reduced to a 2D area preserving map by Poincare section 
(see [2.6]).

If the Hamiltonian is time dependent, then we generally say it has an 
additional 1/2 degree of freedom, since this adds one dimension to the phase 
space. (i.e. 1 1/2 d.o.f. means three variables, q, p and t, and energy is no 
longer conserved).

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.6] What is a map?

A map is simply a function, f, on the phase space that gives the next state, 
f(z) (the image), of the system given its current state, z. (Often you will 
find the notation z' = f(z), where the prime means the next point, not the 
derivative.)

Now a function must have a single value for each state, but there could be 
several different states that give rise to the same image. Maps that allow 
every state in the phase space to be accessed (onto) and which have precisely 
one pre-image for each state (one-to-one) are invertible. If in addition the 
map and its inverse are continuous (with respect to the phase space coordinate 
z), then it is called a homeomorphism. A homeomorphism that has at least one 
continuous derivative (w.r.t. z) and a continuously differentiable inverse is 
a diffeomorphism.

Iteration of a map means repeatedly applying the map to the consequents of the 
previous application. Thus we get a sequence
                                                         n
                        z  = f(z   )  = f(f(z   )...) = f (z )
                         n      n-1          n-2            0

This sequence is the orbit or trajectory of the dynamical system with initial 
condition z_0.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.7] How are maps related to flows (differential equations)?

Every differential equation gives rise to a map, the time one map, defined by 
advancing the flow one unit of time. This map may or may not be useful. If the 
differential equation contains a term or terms periodic in time, then the time 
T map (where T is the period) is very useful--it is an example of a Poincare 
section. The time T map in a system with periodic terms is also called a 
stroboscopic map, since we are effectively looking at the location in phase 
space with a stroboscope tuned to the period T. This map is useful because it 
permits us to dispense with time as a phase space coordinate: the remaining 
coordinates describe the state completely so long as we agree to consider the 
same instant within every period.

In autonomous systems (no time-dependent terms in the equations), it may also 
be possible to define a Poincare section and again reduce the phase space 
dimension by one. Here the Poincare section is defined not by a fixed time 
interval, but by successive times when an orbit crosses a fixed surface in 
phase space. (Surface here means a manifold of dimension one less than the 
phase space dimension).

However, not every flow has a global Poincare section (e.g. any flow with an 
equilibrium point), which would need to be transverse to every possible orbit.

Maps arising from stroboscopic sampling or Poincare section of a flow are 
necessarily invertible, because the flow has a unique solution through any 
point in phase space--the solution is unique both forward and backward in 
time. However, noninvertible maps can be relevant to differential equations: 
Poincare maps are sometimes very well approximated by noninvertible maps. For 
example, the Henon map (x,y) -> (-y-a+x^2,bx) with small |b| is close to the 
logistic map, x -> -a+x^2.

It is often (though not always) possible to go backwards, from an invertible 
map to a differential equation having the map as its Poincare map. This is 
called a suspension of the map. One can also do this procedure approximately 
for maps that are close to the identity, giving a flow that approximates the 
map to some order. This is extremely useful in bifurcation theory.

Note that any numerical solution procedure for a differential initial value 
problem which uses discrete time steps in the approximation is effectively a 
map. This is not a trivial observation; it helps explain for example why a 
continuous-time system which should not exhibit chaos may have numerical 
solutions which do--see [2.13].

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.8] What is chaos?

It has been said that "Chaos is a name for any order that produces confusion 
in our minds." (George Santayana, thanks to Fred Klingener for finding this). 
However, the mathematical definition is, roughly speaking, 
Chaos:  effectively unpredictable long time behavior arising in a 
deterministic dynamical system because of sensitivity to initial 
conditions.
It must be emphasized that a deterministic dynamical system is perfectly 
predictable given perfect knowledge of the initial condition, and further is 
in practice always predictable in the short term. The key to long-term 
unpredictability is a property known as sensitivity to (or sensitive 
dependence on) initial conditions.

For a dynamical system to be chaotic it must have a 'large' set of initial 
conditions which are highly unstable. No matter how precisely you measure the 
initial condition in these systems, your prediction of its subsequent motion 
goes radically wrong after a short time. Typically (see [2.12] for one 
definition of 'typical'), the predictability horizon grows only 
logarithmically with the precision of measurement (for positive Lyapunov 
exponents, see [2.10]). Thus for each increase in precision by a factor of 10, 
say, you may only be able to predict two more time units.

More precisely: A map f is chaotic on a compact invariant set S if
        (i) f is transitive on S (there is a point x whose orbit is dense in S), and
        (ii) f exhibits sensitive dependence on S (see [2.9]).
To these two requirements #DevaneyDevaney adds the requirement that periodic 
points are dense in S, but this doesn't seem to be really in the spirit of the 
notion, and is probably better treated as a theorem (very difficult and very 
important), and not part of the definition.

Usually we would like the set S to be a large set. It is too much to hope for 
except in special examples that S be the entire phase space. If the dynamical 
system is dissipative then we hope that S is an attractor with a large basin. 
However, this need not be the case--we can have a chaotic saddle, an orbit 
that has some unstable directions as well as stable directions.

As a consequence of long-term unpredictability, time series from chaotic 
systems may appear irregular and disorderly. However, chaos is definitely not 
(as the name might suggest) complete disorder; it is disorder in a 
deterministic dynamical system, which is always predictable for short times.

The possibility of a predictability horizon in a deterministic system came as 
something of a shock to mathematicians and physicists, long used to a notion 
attributed to Laplace that, given precise knowledge of the initial conditions, 
it should be possible to predict the future of the universe. This mistaken 
faith in predictability was engendered by the success of Newton's mechanics 
applied to planetary motions, which happen to be regular on human historic 
time scales, but chaotic on the 5 million year time scale (see e.g. "Newton's 
Clock", by Ivars Peterson (1993 W.H. Freeman).

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.9] What is sensitive dependence on initial conditions?

Consider a boulder precariously perched on the top of an ideal hill. The 
slightest push will cause the boulder to roll down one side of the hill or the 
other: the subsequent behavior depends sensitively on the direction of the 
push--and the push can be arbitrarily small. If you are standing at the bottom 
of the hill on one side, then you would dearly like to know which direction 
the boulder will fall.

Sensitive dependence is the equivalent behavior for every initial condition--
every point in the phase space is effectively perched on the top of a hill.

More precisely a set S exhibits sensitive dependence if there is an r such 
that for any epsilon > 0 and for each x in S, there is a y such that |x - y| < 
epsilon, and |x_n - y_n| > r for some n > 0. Then there is a fixed distance r 
(say 1), such that no matter how precisely one specifies an initial state 
there are nearby states that eventually get a distance r away.

Note: sensitive dependence does not require exponential growth of 
perturbations (positive Lyapunov exponent), but this is typical (see Q[2.12]) 
for chaotic systems. Note also that we most definitely do not require ALL 
nearby initial points diverge--generically [2.12] this does not happen--some 
nearby points may converge. (We may modify our hilltop analogy slightly and 
say that every point in phase space acts like a high mountain pass.) Finally, 
the words "initial conditions" are a bit misleading: a typical small 
disturbance introduced at any time will grow similarly. Think of "initial" as 
meaning "a time when a disturbance or error is introduced," not necessarily 
time zero.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.10] What are Lyapunov exponents?
(Thanks to Ronnie Mainieri for contributing to this answer)

The hardest thing to get right about Lyapunov exponents is the spelling of 
Lyapunov, which you will variously find as Liapunov, Lyapunof and even 
Liapunoff. Of course Lyapunov is really spelled in the Cyrillic alphabet: 
(Lambda)(backwards r)(pi)(Y)(H)(0)(B). Now that there is an ANSI standard of 
transliteration for Cyrillic, we expect all references to converge on the 
version Lyapunov.

Lyapunov was born in Russia in 6 June 1857. He was greatly influenced by 
Chebyshev and was a student with Markov. He was also a passionate man: 
Lyapunov shot himself the day his wife died. He died 3 Nov. 1918, three days 
later. According to the request on a note he left, Lyapunov was buried with 
his wife. [biographical data from a biography by A. T. Grigorian].

Lyapunov left us with more than just a simple note. He left a collection of 
papers on the equilibrium shape of rotating liquids, on probability, and on 
the stability of low-dimensional dynamical systems. It was from his 
dissertation that the notion of Lyapunov exponent emerged. Lyapunov was 
interested in showing how to discover if a solution to a dynamical system is 
stable or not for all times. The usual method of studying stability, i.e. 
linear stability, was not good enough, because if you waited long enough the 
small errors due to linearization would pile up and make the approximation 
invalid. Lyapunov developed concepts (now called Lyapunov Stability) to 
overcome these difficulties.

Lyapunov exponents measure the rate of divergence of nearby orbits. There are 
as many Lyapunov exponents as there are dimensions in the state space of the 
system, but the largest is usually the most important. Roughly speaking the 
(maximal) Lyapunov exponent is the time average logarithmic growth rate of the 
distance between two nearby orbits, i.e. the distance between two orbits grows 
as exp(t*lambda), where lambda is the exponent. Positive Lyapunov exponents 
indicate sensitive dependence on initial conditions, since the distance then 
grows (on average in time and locally in phase space) exponentially in time.

There are basically two ways to compute Lyapunov exponents. In one way one 
chooses two nearby points, evolves them in time, measuring the growth rate of 
the distance between them. This is useful when one has a time series, but has 
the disadvantage that the growth rate is really not a local effect as the 
points separate. A better way is to measure the growth rate of tangent vectors 
to a given orbit.

More precisely, consider a map f in an m dimensional phase space, and its 
derivative matrix Df(x). Let v be a tangent vector at the point x. Then we 
define a function
                              1          n
        L(x,v)  =    lim     --- ln |( Df (x)v )|
                   n -> oo    n
Now the Multiplicative Ergodic Theorem of Oseledec states that this limit 
exists for almost all points x and all tangent vectors v. There are at most m 
distinct values of L as we let v range over the tangent space. These are the 
Lyapunov exponents at x.

For more information on computing the exponents see

        Wolf, A., J. B. Swift, et al. (1985). "Determining Lyapunov Exponents from a 
Time Series." Physica D 16: 285-317.
        Eckmann, J.-P., S. O. Kamphorst, et al. (1986). "Liapunov exponents from 
time series." Phys. Rev. A 34: 4971-4979.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.11] Can computers simulate chaos?

Strictly speaking, chaos cannot occur on computers because they deal with 
finite sets of numbers. Thus the initial condition is always precisely known, 
and computer experiments are perfectly predictable, in principle. In 
particular because of the finite size, every trajectory computed will 
eventually have to repeat (an thus be eventually periodic). On the other hand, 
computers can effectively simulate chaotic behavior for quite long times (just 
so long as the discreteness is not noticeable). In particular if one uses 
floating point numbers in double precision to iterate a map on the unit 
square, then there are about 10^28 different points in the phase space, and 
one would expect the "typical" chaotic orbit to have a period of about 10^14 
(this square root of the number of points estimate is given by Rannou for 
random diffeomorphisms and does not really apply to floating point operations, 
but nonetheless the period should be a big number). See, e.g.,

        Earn, D. J. D. and S. Tremaine, "Exact Numerical Studies of Hamiltonian 
Maps: Iterating without Roundoff Error," Physica D 56, 1-22 (1992). 
        Binder, P. M. and R. V. Jensen, "Simulating Chaotic Behavior with Finite 
State Machines," Phys. Rev. 34A, 4460-3 (1986).
        Rannou, F., "Numerical Study of Discrete Plane Area-Preserving Mappings," 
Astron. and Astrophys. 31, 289-301 (1974).

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.12] What is generic?
(Thanks to Hawley Rising for contributing to this answer)

Generic in dynamical systems is intended to convey "usual" or, more properly, 
"observable". Roughly speaking, a property is generic over a class if any 
system in the class can be modified ever so slightly (perturbed), into one 
with that property.

The formal definition is done in the language of topology: Consider the class 
to be a space of systems, and suppose it has a topology (some notion of a 
neighborhood, or an open set). A subset of this space is dense if its closure 
(the subset plus the limits of all sequences in the subset) is the whole 
space. It is open and dense if it is also an open set (union of 
neighborhoods). A set is countable if it can be put into 1-1 correspondence 
with the counting numbers. A countable intersection of open dense sets is the 
intersection of a countable number of open dense sets. If all such 
intersections in a space are also dense, then the space is called a Baire 
space, which basically means it is big enough. If we have such a Baire space 
of dynamical systems, and there is a property which is true on a countable 
intersection of open dense sets, then that property is generic.

If all this sounds too complicated, think of it as a precise way of defining a 
set which is near every system in the collection (dense), which isn't too big 
(need not have any "regions" where the property is true for every system). 
Generic is much weaker than "almost everywhere" (occurs with probability 1), 
in fact, it is possible to have generic properties which occur with 
probability zero. But it is as strong a property as one can define 
topologically, without having to have a property hold true in a region, or 
talking about measure (probability), which isn't a topological property (a 
property preserved by a continuous function).

back to faq-Contents.htmltable of contents
[2.13] What is the minimum phase space dimension for chaos?

This is a slightly confusing topic, since the answer depends on the type of 
system considered. First consider a flow (or system of differential 
equations). In this case the Poincare-Bendixson theorem tells us that there is 
no chaos in one or two-dimensional phase spaces. Chaos is possible in three-
dimensional flows--standard examples such as the Lorenz equations are indeed 
three-dimensional, and there are mathematical 3D flows that are provably 
chaotic (e.g. the 'solenoid').

Note: if the flow is non-autonomous then time is a phase space coordinate, so 
a system with two physical variables + time becomes three-dimensional, and 
chaos is possible (i.e. Forced second-order oscillators do exhibit chaos.)

For maps, it is possible to have chaos in one dimension, but only if the map 
is not invertible. A prominent example is the Logistic map
                    x' = f(x) = rx(1-x).
This is provably chaotic for r = 4, and many other values of r as well (see 
e.g. #DevaneyDevaney). Note that every point x < f(1/2) has two preimages, so 
this map is not invertible.

For homeomorphisms, we must have at least two-dimensional phase space for 
chaos. This is equivalent to the flow result, since a three-dimensional flow 
gives rise to a two-dimensional homeomorphism by Poincare section (see [2.7]).

Note that a numerical algorithm for a differential equation is a map, because 
time on the computer is necessarily discrete. Thus numerical solutions of two 
and even one dimensional systems of ordinary differential equations may 
exhibit chaos. Usually this results from choosing the size of the time step 
too large. For example Euler discretization of the Logistic differential 
equation, dx/dt = rx(1-x), is equivalent to the logistic map. See e.g. S. 
Ushiki, "Central difference scheme and chaos," Physica 4D (1982) 407-424.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3]     Applications and Advanced Theory
[3.1] What are complex systems?
(Thanks to Troy Shinbrot for contributing to this answer)

Complex systems are spatially and/or temporally extended nonlinear systems 
characterized by collective properties associated with the system as a whole--
and that are different from the characteristic behaviors of the constituent 
parts.

While, chaos is the study of how simple systems can generate complicated 
behavior, complexity is the study of how complicated systems can generate 
simple behavior. An example of complexity is the synchronization of biological 
systems ranging from fireflies to neurons (e.g. Matthews, PC, Mirollo, RE & 
Strogatz, SH "Dynamics of a large system of coupled nonlinear oscillators," 
Physica 52D (1991) 293-331). In these problems, many individual systems 
conspire to produce a single collective rhythm.

The notion of complex systems has received lots of popular press, but it is 
not really clear as of yet if there is a "theory" about a "concept". We are 
withholding judgment.

        See http://members.aol.com/calresco/index.htm The Complexity & 
Artificial Life Web Site 

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.2] What are fractals?

One way to define "fractal" is as a negation: a fractal is a set that does not 
look like a Euclidean object (point, line, plane, etc.) no matter how closely 
you look at it. Imagine focusing in on a smooth curve (imagine a piece of 
string in space)--if you look at any piece of it closely enough it eventually 
looks like a straight line (ignoring the fact that for a real piece of string 
it will soon look like a cylinder and eventually you will see the fibers, then 
the atoms, etc.). A fractal, like the Koch Snowflake, which is topologically 
one dimensional, never looks like a straight line, no matter how closely you 
look. There are indentations, like bays in a coastline; look closer and the 
bays have inlets, closer still the inlets have subinlets, and so on. Simple 
examples of fractals include Cantor sets (see [3.5], Sierpinski curves, the 
Mandelbrot set, and (almost surely) the Lorenz attractor. Fractals also 
approximately describe many real-world objects, such as 
http://climate.gsfc.nasa.gov/~cahalan/FractalClouds/clouds, mountains, 
turbulence, coastlines, roots and branches of trees and veins and lungs of 
animals.

"Fractal" is a term which has undergone refinement of definition by a lot of 
people, but was first coined by B. Mandelbrot and defined as a set with 
fractional (non-integer) dimension (Hausdorff dimension, see [3.4]). While 
this definition has a lot of drawbacks, note that it says nothing about self- 
similarity--even though the most commonly known fractals are indeed self- 
similar.

See the extensive FAQ from sci.fractals at
        <ftp://rtfm.mit.edu/pub/usenet/news.answers/fractal-faq>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.3] What do fractals have to do with chaos?

Often chaotic dynamical systems exhibit fractal structures in phase space. 
However, there is no direct relation. There are chaotic systems that have 
nonfractal limit sets (e.g. Arnold's cat map) and fractal structures that can 
arise in nonchaotic dynamics (see e.g. Grebogi, C., et al. (1984). "Strange 
Attractors that are not Chaotic." Physica 13D: 261-268.)

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.4] What are topological and fractal dimension?

See the fractal FAQ:
        <ftp://rtfm.mit.edu/pub/usenet/news.answers/fractal-faq>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.5] What is a Cantor set?
(Thanks to Pavel Pokorny for contributing to this answer)

A Cantor set is a surprising set of points that is both infinite (uncountably 
so, see [2.12]) and yet diffuse. It is a simple example of a fractal, and 
occurs, for example as the strange repellor in the logistic map (see [2.13]) 
when r>4. The standard example of a Cantor set is the "middle thirds" set 
constructed on the interval between 0 and 1. First, remove the middle third. 
Two intervals remain, each one of length one third. From each remaining 
interval remove the middle third. Repeat the last step infinitely many times. 
What remains is a Cantor set.

More generally (and abstrusely) a Cantor set is defined topologically as a 
nonempty, compact set which is perfect (every point is a limit point) and 
totally disconnected (every pair of points in the set are contained in 
disjoint covering neighborhoods).

See also
        <http://www.shu.edu/html/teaching/math/reals/topo/defs/cantor.html>
        <http://ernie.bgsu.edu/~carother/cantor/Cantor1.html>
        <http://math.uw.bialystok.pl/~Form.Math/Vol7/html/cantor_1.html>

Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor was born 3 March 1845 in St Petersburg, 
Russia, and died 6 Jan 1918 in Halle, Germany. To learn more about him see:
        <http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Cantor.html>
        <http://www.shu.edu/html/teaching/math/reals/history/cantor.html>

To read more about the Cantor function (a function that is continuous, 
differentiable, increasing, non-constant, with a derivative that is zero 
everywhere except on a set with length zero) see
<http://www.shu.edu/~wachsmut/reals/cont/fp_cantr.html>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.6] What is quantum chaos?
(Thanks to Leon Poon for contributing to this answer)

 According to the correspondence principle, there is a limit where classical 
behavior as described by Hamilton's equations becomes similar, in some 
suitable sense, to quantum behavior as described by the appropriate wave 
equation. Formally, one can take this limit to be h -> 0, where h is Planck's 
constant; alternatively, one can look at successively higher energy levels, 
etc. Such limits are referred to as "semiclassical". It has been found that 
the semiclassical limit can be highly nontrivial when the classical problem is 
chaotic. The study of how quantum systems, whose classical counterparts are 
chaotic, behave in the semiclassical limit has been called quantum chaos. More 
generally, these considerations also apply to elliptic partial differential 
equations that are physically unrelated to quantum considerations. For 
example, the same questions arise in relating classical acoustic waves to 
their corresponding ray equations. Among recent results in quantum chaos is a 
prediction relating the chaos in the classical problem to the statistics of 
energy-level spacings in the semiclassical quantum regime.

Classical chaos can be used to analyze such ostensibly quantum systems as the 
hydrogen atom, where classical predictions of microwave ionization thresholds 
agree with experiments. See Koch, P. M. and K. A. H. van Leeuwen (1995). 
"Importance of Resonances in Microwave Ionization of Excited Hydrogen Atoms." 
Physics Reports 255: 289-403.

See also: <http://sagar.cas.neu.edu/qchaos/qc.html>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.7] How do I know if my data are deterministic?
(Thanks to Justin Lipton for contributing to this answer)

How can I tell if my data is deterministic? This is a very tricky problem. It 
is difficult because in practice no time series consists of pure 'signal.' 
There will always be some form of corrupting noise, even if it is present as 
roundoff or truncation error or as a result of finite arithmetic or 
quantization. Thus any real time series, even if mostly deterministic, will be 
a stochastic processes

All methods for distinguishing deterministic and stochastic processes rely on 
the fact that a deterministic system will always evolve in the same way from a 
given starting point. Thus given a time series that we are testing for 
determinism we
        (1) pick a test state
        (2) search the time series for a similar or 'nearby' state and
        (3) compare their respective time evolution.

Define the error as the difference between the time evolution of the 'test' 
state and the time evolution of the nearby state. A deterministic system will 
have an error that either remains small (stable, regular solution) or increase 
exponentially with time (chaotic solution). A stochastic system will have a 
randomly distributed error.

Essentially all measures of determinism taken from time series rely upon 
finding the closest states to a given 'test' state (i.e., correlation 
dimension, Lyapunov exponents, etc.). To define the state of a system one 
typically relies on phase space embedding methods, see [3.14].

Typically one chooses an embedding dimension, and investigates the propagation 
of the error between two nearby states. If the error looks random, one 
increases the dimension. If you can increase the dimension to obtain a 
deterministic looking error, then you are done. Though it may sound simple it 
is not really! One complication is that as the dimension increases the search 
for a nearby state requires a lot more computation time and a lot of data (the 
amount of data required increases exponentially with embedding dimension) to 
find a suitably close candidate. If the embedding dimension (number of 
measures per state) is chosen too small (less than the 'true' value) 
deterministic data can appear to be random but in theory there is no problem 
choosing the dimension too large--the method will work. Practically, anything 
approaching about 10 dimensions is considered so large that a stochastic 
description is probably more suitable and convenient anyway.

See e.g.,
        Sugihara, G. and R. M. May (1990). "Nonlinear Forecasting as a Way of 
      Distinguishing Chaos from Measurement Error in Time Series." Nature 
344: 734-740.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.8] What is the control of chaos?

Control of chaos has come to mean the two things:
        (1) stabilization of unstable periodic orbits,
        (2) use of recurrence to allow stabilization to be applied locally.
Thus term "control of chaos" is somewhat of a misnomer--but the name has 
stuck. The ideas for controlling chaos originated in the work of Hubler 
followed by the Maryland Group.

        Hubler, A. W. (1989). "Adaptive Control of Chaotic Systems." Helv. Phys. 
Acta 62: 343-346).
        Ott, E., C. Grebogi, et al. (1990). "Controlling Chaos." Physical Review 
Letters 64(11): 1196-1199. <http://www-
chaos.umd.edu/publications/abstracts.html#prl64.1196>

The idea that chaotic systems can in fact be controlled may be 
counterintuitive--after all they are unpredictable in the long term. 
Nevertheless, numerous theorists have independently developed methods which 
can be applied to chaotic systems, and many experimentalists have demonstrated 
that physical chaotic systems respond well to both simple and sophisticated 
control strategies. Applications have been proposed in such diverse areas of 
research as communications, electronics, physiology, epidemiology, fluid 
mechanics and chemistry.

The great bulk of this work has been restricted to low-dimensional systems; 
more recently, a few researchers have proposed control techniques for 
application to high- or infinite-dimensional systems. The literature on the 
subject of the control of chaos is quite voluminous; nevertheless several 
reviews of the literature are available, including:

        Shinbrot, T. Ott, E., Grebogi, C. & Yorke, J.A., "Using Small Perturbations 
to Control Chaos," Nature, 363 (1993) 411-7.
        Shinbrot, T., "Chaos: Unpredictable yet Controllable?" Nonlin. Sciences 
Today, 3:2 (1993) 1-8.
        Shinbrot, T., "Progress in the Control of Chaos," Advance in Physics (in 
press).
        Ditto, WL & Pecora, LM "Mastering Chaos," Scientific American (Aug. 1993), 
78-84.
        Chen, G. & Dong, X, "From Chaos to Order -- Perspectives and Methodologies 
in Controlling Chaotic Nonlinear Dynamical Systems," Int. J. Bif. & Chaos 
3 (1993) 1363-1409.

It is generically quite difficult to control high dimensional systems; an 
alternative approach is to use control to reduce the dimension before applying 
one of the above techniques. This approach is in its infancy; see:

        Auerbach, D., Ott, E., Grebogi, C., and Yorke, J.A. "Controlling Chaos in
   High Dimensional Systems," Phys. Rev. Lett. 69  (1992) 3479-82
   <http://www-chaos.umd.edu/publications/abstracts.html#prl69.3479>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.9] How can I build a chaotic circuit?
(Thanks to Justin Lipton and Jose Korneluk for contributing to this answer)

There are many different physical systems which display chaos, dripping 
faucets, water wheels, oscillating magnetic ribbons etc. but the most simple 
systems which can be easily implemented are chaotic circuits. In fact an 
electronic circuit was one of the first demonstrations of chaos which showed 
that chaos is not just a mathematical abstraction. Leon Chua designed the 
circuit 1983.

The circuit he designed, now known as Chua's circuit, consists of a piecewise 
linear resistor as its nonlinearity (making analysis very easy) plus two 
capacitors, one resistor and one inductor--the circuit is unforced 
(autonomous). In fact the chaotic aspects (bifurcation values, Lyapunov 
exponents, various dimensions etc.) of this circuit have been extensively 
studied in the literature both experimentally and theoretically. It is 
extremely easy to build and presents beautiful attractors (the most famous 
known as the double scroll attractor) that can be displayed on a CRO.

For more information on building such a circuit try:

        Matsumoto T. and Chua L.O. and Komuro M. "Birth and Death of the Double 
      Scroll" Physica D24 97-124, 1987.
        Kennedy M. P., "Robust OP Amp Realization of Chua's Circuit", Frequenz 
      46, no. 3-4, 1992
        Madan, R. A., Chua's Circuit: A paradigm for chaos, ed. R. A. Madan, 
      Singapore: World Scientific, 1993.
        Pecora, L. and Carroll, T. Nonlinear Dynamics in Circuits, Singapore: 
      World Scientific, 1995.
        Nonlinear Dynamics of Electronic Systems, Proceedings of the Workshop 
      NDES 1993, A.C.Davies and W.Schwartz, eds., World Scientific, 1994, 
      ISBN 981-02-1769-2.
        Parker, T.S., and L.O.Chua, Practical Numerical Algorithms for Chaotic 
      Systems, Springer-Verlag, 1989, ISBN's: 0-387-96689-7 
      and 3-540-96689-7.

And see
        <http://www.ecse.monash.edu.au/staff/jlipton/chua.html>
        <ftp://vdp.ucd.ie/pub>  Chua's Circuit Programs

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.10] What are simple experiments to demonstrate chaos?

 There are many "chaos toys" on the market. Most consist of some sort of 
pendulum that is forced by an electromagnet. One can of course build a simple 
double pendulum to observe beautiful chaotic behavior see 
<http://www.ibm.com/Stretch/EOS/chaos.html>. My favorite double pendulum 
consists of two identical planar pendula, so that you can demonstrate 
sensitive dependence [2.9], for a Java applet simulation see 
<http://www.cs.mu.oz.au/~mkwan/pendulum/pendulum.html>. Another cute toy is 
the "Space Circle" that you can find in many airport gift shops. This is 
discussed in the article:

        A. Wolf & T. Bessoir, Diagnosing Chaos in the Space Circle, Physica 50D, 
1991.

One of the simplest chemical systems that shows chaos is the Belousov- 
Zhabotinsky reaction. The book by Strogatz [4.1] has a good introduction to 
this subject, see also <http://taylor.mc.duke.edu/~rubin/rubin.html> for some 
more information, and <http://zeus.chem.wvu.edu/sc/> for some moving pictures. 
Chemical chaos is modeled (in a generic sense) by the "Brusselator" system of 
differential equations. See

        Nicolis, Gregoire & Prigogine, (1989) Exploring Complexity: An 
      Introduction W. H. Freeman 
      <http://www.opampbooks.com/SCI_CHAO/23.html>

The Chaotic waterwheel, while not so simple to build, is an exact realization 
of Lorenz famous equations. This is nicely discussed in Strogatz book [4.1] as 
well.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.11] What is targeting?

To direct trajectories in chaotic systems, one can generically apply small 
perturbations; see:

        Shinbrot, T. Ott, E., Grebogi, C. & Yorke, J.A., "Using Small
      Perturbations to Control Chaos," Nature, 363 (1993) 411-7).

We are still awaiting a good answer to this question.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.12] What is time series analysis?
(Thanks to Jim Crutchfield for contributing to this answer)

This is the application of dynamical systems techniques to a data series, 
usually obtained by "measuring" the value of a single observable as a function 
of time. The major tool in a dynamicist's toolkit is "delay coordinate 
embedding" which creates a phase space portrait from a single data series. It 
seems remarkable at first, but one can reconstruct a picture equivalent 
(topologically) to the full Lorenz attractor in three-dimensional space by 
measuring only one of its coordinates, say x(t), and plotting the delay 
coordinates (x(t), x(t+h), x(t+2h)) for a fixed h.

It is important to emphasize that the idea of using derivatives or delay 
coordinates in time series modeling is nothing new. It goes back at least to 
the work of Yule, who in 1927 used an autoregressive (AR) model to make a 
predictive model for the sunspot cycle. AR models are nothing more than delay 
coordinates used with a linear model. Delays, derivatives, principal 
components, and a variety of other methods of reconstruction have been widely 
used in time series analysis since the early 50's, and are described in 
several hundred books. The new aspects raised by dynamical systems theory are 
(i) the implied geometric view of temporal behavior and (ii) the existence of 
"geometric invariants", such as dimension and Lyapunov exponents. The central 
question was not whether delay coordinates are useful for time series 
analysis, but rather whether reconstruction methods preserve the geometry and 
the geometric invariants of dynamical systems. (Packard, Crutchfield, Farmer & 
Shaw)

        G.U. Yule, Phil. Trans. R. Soc. London A 226 (1927) p. 267.
        N.H. Packard, J.P. Crutchfield, J.D. Farmer, and R.S. Shaw, "Geometry
      from a time series", Phys. Rev. Lett. 45, no. 9 (1980) 712.
        F. Takens, "Detecting strange attractors in fluid turbulence", in: Dynamical 
      Systems and Turbulence, eds. D. Rand and L.-S. Young 
      (Springer, Berlin, 1981)
        Abarbanel, H.D.I., Brown, R., Sidorowich, J.J., and Tsimring, L.Sh.T. 
      "The analysis of observed chaotic data in physical systems",  
      Rev. Modern Physics 65 (1993) 1331-1392.
        D. Kaplan and L. Glass (1995). Understanding Nonlinear Dynamics, 
      Springer-Verlag <http://www.cnd.mcgill.ca/Understanding/>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.13] Is there chaos in the stock market?
(Thanks to Bruce Stewart for Contributions to this answer)

In order to address this question, we must first agree what we mean by chaos, 
see [2.8].

In dynamical systems theory, chaos means irregular fluctuations in a 
deterministic system (see [2.3] and [3.7]). This means the system behaves 
irregularly because of its own internal logic, not because of random forces 
acting from outside. Of course, if you define your dynamical system to be the 
socio-economic behavior of the entire planet, nothing acts randomly from 
outside (except perhaps the occasional meteor), so you have a dynamical 
system. But its dimension (number of state variables--see [2.4]) is vast, and 
there is no hope of exploiting the determinism. This is high-dimensional 
chaos, which might just as well be truly random behavior. In this sense, the 
stock market is chaotic, but who cares?

To be useful, economic chaos would have to involve some kind of collective 
behavior which can be fully described by a small number of variables. In the 
lingo, the system would have to be self-organizing, resulting in low- 
dimensional chaos. If this turns out to be true, then you can exploit the low- 
dimensional chaos to make short-term predictions. The problem is to identify 
the state variables which characterize the collective modes. Furthermore, 
having limited the number of state variables, many events now become external 
to the system, that is, the system is operating in a changing environment, 
which makes the problem of system identification very difficult.

If there were such collective modes of fluctuation, market players would 
probably know about them; economic theory says that if many people recognized 
these patterns, the actions they would take to exploit them would quickly 
nullify the patterns. Market participants would probably not need to know 
chaos theory for this to happen. Therefore if these patterns exist, they must 
be hard to recognize because they do not emerge clearly from the sea of noise 
caused by individual actions; or the patterns last only a very short time 
following some upset to the markets; or both.

A number of people and groups have tried to find these patterns. So far the 
published results are negative. There are also commercial ventures involving 
prominent researchers in the field of chaos; we have no idea how well they are 
succeeding, or indeed whether they are looking for low-dimensional chaos. In 
fact it seems unlikely that markets remain stationary long enough to identify 
a chaotic attractor. If you know chaos theory and would like to devote 
yourself to the rhythms of market trading, you might find a trading firm which 
will give you a chance to try your ideas. But don't expect them to give you a 
share of any profits you may make for them :-) !

In short, anyone who tells you about the secrets of chaos in the stock market 
doesn't know anything useful, and anyone who knows will not tell. It's an 
interesting question, but you're unlikely to find the answer.

On the other hand, one might ask a more general question: is market behavior 
adequately described by linear models, or are there signs of nonlinearity in 
financial market data? Here the prospect is more favorable. Time series 
analysis (see [3.14]) has been applied these tests to financial data; the 
results often indicate that nonlinear structure is present. See e.g. the book 
by Brock, Hsieh, LeBaron, "Nonlinear Dynamics, Chaos, and Instability", MIT 
Press, 1991; and an update by B. LeBaron, "Chaos and nonlinear forecastability 
in economics and finance," Philosophical Transactions of the Royal Society, 
Series A, vol 348, Sept 1994, pp 397-404. This approach does not provide a 
formula for making money, but it is stimulating some rethinking of economic 
modeling. A book by Richard M. Goodwin, "Chaotic Economic Dynamics," Oxford 
UP, 1990, begins to explore the implications for business cycles.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.14] What are solitons?

The process of obtaining a solution of a linear (constant coefficient) 
differential equations is simplified by the Fourier transform (it converts 
such an equation to an algebraic equation, and we all know that algebra is 
easier than calculus!); is there a counterpart which similarly simplifies 
nonlinear equations? The answer is No. Nonlinear equations are qualitatively 
more complex than linear equations, and a procedure which gives the dynamics 
as simply as for linear equations must contain a mistake. There are, however, 
exceptions to any rule.

Certain nonlinear differential equations can be fully solved by, e.g., the 
"inverse scattering method." Examples are the Korteweg-de Vries, nonlinear 
Schrodinger, and sine-Gordon equations. In these cases the real space maps, in 
a rather abstract way, to an inverse space, which is comprised of continuous 
and discrete parts and evolves linearly in time. The continuous part typically 
corresponds to radiation and the discrete parts to stable solitary waves, i.e. 
pulses, which are called solitons. The linear evolution of the inverse space 
means that solitons will emerge virtually unaffected from interactions with 
anything, giving them great stability.

More broadly, there is a wide variety of systems which support stable solitary 
waves through a balance of dispersion and nonlinearity. Though these systems 
may not be integrable as above, in many cases they are close to systems which 
are, and the solitary waves may share many of the stability properties of true 
solitons, especially that of surviving interactions with other solitary waves 
(mostly) unscathed. It is widely accepted to call these solitary waves 
solitons, albeit with qualifications.

Why solitons? Solitons are simply a fundamental nonlinear wave phenomenon. 
Many very basic linear systems with the addition of the simplest possible or 
first order nonlinearity support solitons; this universality means that 
solitons will arise in many important physical situations. Optical fibers can 
support solitons, which because of their great stability are an ideal medium 
for transmitting information. In a few years long distance telephone 
communications will likely be carried via solitons.

The soliton literature is by now vast. Two books which contain clear 
discussions of solitons as well as references to original papers are
        Alan C. Newell, Solitons in Mathematics and Physics, SIAM, Philadelphia,
      Penn. (1985)
        Mark J. Ablowitz, Solitons, nonlinear evolution equations and inverse
      scattering, Cambridge (1991).
        See  <http://www.ma.hw.ac.uk/solitons/>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.15] What is spatio-temporal chaos?

        Spatio-temporal chaos occurs when system of coupled dynamical systems 
gives rise to dynamical behavior that exhibits both spatial disorder (as in 
rapid decay of spatial correlations) and temporal disorder (as in nonzero 
Lyapunov exponents). This is an extremely active, and rather unsettled area of 
research. For an introduction see:
        Cross, M. C. and P. C. Hohenberg (1993). "Pattern Formation outside of
       Equilibrium."  Rev. Mod. Phys. 65: 851-1112.

An interesting application which exhibits pattern formation and spatio-
temporal chaos is to excitable media in biological or chemical systems. See

        Chaos, Solitions and Fractals 5 #3&4 (1995) Nonlinear Phenomena in Excitable 
      Physiological System,
      <http://www.elsevier.nl:80/estoc/publications/store/9/09600779/>
        <http://www-im.lcs.mit.edu/broch/fir1.html> Excitable Media
        <http://www.physiol.arizona.edu/CELL/Instruct/BodyElect/ExcitMemb.html> 
      The Excitable Cell Membrane
        <http://avs.iephb.ru/resinter.htm> Self-organization and 
      Pattern Formation

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.16] What are cellular automata?
(Thanks to Pavel Pokorny for Contributions to this answer)

        A Cellular automaton (CA) is a dynamical system with discrete time (like 
a map, see [2.6]), discrete state space and discrete geometrical space (like 
an ODE), see [2.7]). Thus they can be represented by a state s(i,j) for 
spatial state i, at time j, where s is taken from some finite set. The update 
rule is that the new state is some function of the old states, s(i,j+1) = 
f(s). The following table shows the distinctions between PDE's, ODE's, coupled 
map lattices (CML) and CA in taking time, state space or geometrical space 
either continuous (C) of discrete (D):
        time   state space    geometrical space
 PDE      C          C              C
 ODE      C          C              D
 CML      D          C              D
 CA       D          D              D

        Perhaps the most famous CA is Conway's game "life." This CA evolves 
according to a deterministic rule which gives the state of a site in the next 
generation as a function of the states of neighboring sites in the present 
generation. This rule is applied to all sites.

For further reading see

        S. Wolfram (1986) Theory and Application of Cellular Automata, World 
Scientific Singapore.
        Physica 10D (1984)--the entire volume

back to faq-Contents.htmltable of contents
[3.17] What is a Bifurcation?
(Thanks to Zhen Mei for Contributions to this answer)

A bifurcation is a qualitative change in dynamics upon a small variation in 
the parameters of a system.

Many dynamical systems depend on parameters, e.g. Reynolds number, catalyst 
density, temperature, etc. Normally a gradually variation of a parameter in 
the system corresponds to the gradual variation of the solutions of the 
problem. However, there exists a large number of problems for which the number 
of solutions changes abruptly and the structure of solution manifolds varies 
dramatically when a parameter passes through some critical values. For 
example, the abrubt buckling of a stab when the stress is increased beyond a 
critical value, the onset of convection and turbulence when the flow 
parameters are changed, the formation of patterns in certain PDEÕs, etc. This 
kind of phenomena is called bifurcation, i.e. a qualitative change in the 
behaviour of solutions of a dynamics system, a partial differential equation 
or a delay differetial equation.

Bifurcation theory is a method for studying how solutions of a nonlinear 
problem and their stability change as the parameters varies. The onset of 
chaos is often studied by bifurcation theory. For example, in certain 
parameterized families ofone dimensional maps, chaos occurs by infinitely many 
period doubling bifurcations
        (See <http://www.robin.no/~hberland/math/feigenbaum/references.html>)

There are a number of well constructed computer tools for studying 
bifurcations. In particular see [5.2] for AUTO and DStool.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[4]     To Learn More
[4.1] What should I read to learn more?
        Popularizations
        1.   Gleick, J. (1987). Chaos, the Making of a New Science. 
      London, Heinemann.
        2.   Stewart, I. (1989). Does God Play Dice? Cambridge, Blackwell.
        3.   Devaney, R. L. (1990). Chaos, Fractals, and Dynamics: Computer 
      Experiments in Mathematics. Menlo Park, Addison-Wesley Pub. Co.
        4.   Lorenz, E., (1994) The Essence of Chaos, Univ. of Washington Press.

        Introductory Texts
        1.   Abraham, R. H. and C. D. Shaw (1992) Dynamics: The Geometry of 
      Behavior, 2nd ed. Redwood City, Addison-Wesley.
        2.   Baker, G. L. and J. P. Gollub (1990). Chaotic Dynamics. 
      Cambridge, Cambridge Univ. Press. 
      <http://www.cup.org/Titles/38/052138897X.html>
        3.   DevaneyDevaney, R. L. (1986). An Introduction to Chaotic Dynamical 
      Systems. Menlo Park, Benjamin/Cummings.
      <http://math.bu.edu/people/bob/books.html>
        4.   Kaplan, D. and L. Glass (1995). Understanding Nonlinear Dynamics, 
      Springer-Verlag New York. 
<http://www.cnd.mcgill.ca/Understanding/>
        5.   Glendinning, P. (1994). Stability, Instability and Chaos. 
      Cambridge, Cambridge Univ Press. 
      <http://www.cup.org/Titles/415/0521415535.html>
        6.   Jurgens, H., H.-O. Peitgen, et al. (1993).  Chaos and Fractals: New 
      Frontiers of Science. New York, Springer Verlag. 
<http://www.springer-ny.com>
        7.   Moon, F. C. (1992). Chaotic and Fractal Dynamics. New York, John 
      Wiley. 
      <gopher://gopher.infor.com:6000/0exec%3A-v%20a%20R9469895-9471436-
text/Main%3A/.bin/aview>
        8.   Ott, Edward (1993). Chaos in Dynamical Systems. Cambridge, 
      Cambridge University Press. 
<http://www.cup.org/Titles/43/0521432154.html>
        9.   Percival, I. C. and D. Richard (1982). Introduction to Dynamics. 
Cambridge, 
      Cambridge Univ. Press. 
<http://www.cup.org/Titles/28/0521281490.html>
        10.  Strogatz, S. (1994). Nonlinear Dynamics and Chaos. Reading, 
      Addison-Wesley.
        11.  Thompson, J. M. T. and H. B. Stewart (1986) Nonlinear Dynamics and 
      Chaos. Chichester, John Wiley and Sons.
        12.  Tufillaro, N., T. Abbott, et al. (1992). An Experimental Approach 
      to Nonlinear Dynamics and Chaos. Redwood City, Addison-Wesley. 
      <http://www.addison-wesley.de/KD/LB/55441.html>
        13.  Turcotte, Donald L. (1992). Fractals and Chaos in Geology and 
      Geophysics, Cambridge Univ. Press. 
      <http://www.cup.org/Titles/412/0521412706.html>

        Introductory Articles
        1.   May, R. M. (1986). "When Two and Two Do Not Make Four." 
      Proc. Royal Soc. B228: 241.
        2.   Berry, M. V. (1981). "Regularity and Chaos in Classical Mechanics, 
      Illustrated by Three Deformations of a Circular Billiard." 
      Eur. J. Phys. 2: 91-102.
        3.   Crawford, J. D. (1991). "Introduction to Bifurcation Theory." 
      Reviews of Modern Physics 63(4): 991-1038.
        4.   Shinbrot, T., C. Grebogi, et al. (1992). "Chaos in a Double Pendulum." 
      Am. J. Phys 60: 491-499.
        5.   David Ruelle. (1980). "Strange Attractors," 
      The Mathematical Intelligencer 2:  126-37.

back to faq-Contents.htmltable of contents
[4.2] What technical journals have nonlinear science articles?

Physica D                    The premier journal in Nonlinear Dynamics
Nonlinearity                 Good mix, with a mathematical bias
Chaos                        AIP Journal, with a good physical bent
Physics Letters A            Has a good nonlinear science section
Physical Review E            Lots of Physics articles with nonlinear emphasis
Ergodic Theory and           Rigorous mathematics, and careful work
      Dynamical Systems
J Differential Equations     A premier journal, but very mathematical
J Dynamics and Diff. Eq.     Good, more focused version of the above
J Dynamics and Stability     Focused on Eng. applications. New editorial
      of Systems              board--stay tuned.
J Statistical Physics        Used to contain seminal dynamical systems papers
SIAM Journals                Only the odd dynamical systems paper
J Fluid Mechanics            Some expt. papers, e.g. transition to turbulence
Nonlinear Dynamics           Haven't read enough to form an opinion
J Nonlinear Science          a newer journal--haven't read enough yet.
Nonlinear Science Today      Weekly News: <http://www.springer-ny.com/nst/>
International J of           lots of color pictures, variable quality.
    Bifurcation and Chaos
Chaos Solitons and Fractals  Variable quality, some good applications
Communications in Math Phys  an occasional paper on dynamics
Nonlinear Processes in       New, variable quality...may be improving
    Geophysics

back to faq-Contents.htmltable of contents
[4.3] What are net sites for nonlinear science materials?

        Bibliography
        http://www-chaos.umd.edu/publications/references.html#numerical 
        http://www.uni-mainz.de/FB/Physik/Chaos/chaosbib.html 
        ftp://ftp.uni-mainz.de/pub/chaos/chaosbib/ 
        http://t13.lanl.gov/ronnie/cabinet.html 
        http://www-chaos.umd.edu/~msanjuan/biblio.html 
        http://www.fmb.mmu.ac.uk:80/~bruce/combib/  Complexity Bibliography

        Preprint Archives
        http://www.math.sunysb.edu/dynamics/preprints/  StonyBrook
        http://cnls-www.lanl.gov/nbt/intro.html  Los Alamos Preprint Server
        http://xyz.lanl.gov/  Nonlinear Science Eprint Server
        http://www.ma.utexas.edu/mp_arc/mp_arc-home.html   Math-Physics Archive
        http://www.ams.org/preprints/  AMS Preprint

        Conference Announcements
        http://www.math.sunysb.edu/dynamics/conferences/conferences.html 
        http://www.nonlin.tu-muenchen.de/chaos/termine.html 
        http://xxx.lanl.gov/Announce/Conference/ 
        http://www.siam.org/meetings/ds97/ds97home.htm SIAM Dynamical Systems 1997

        Newsletters
        gopher://gopher.siam.org:70/11/siag/ds   SIAM Dynamical Systems Group
        http://www.amsta.leeds.ac.uk/Applied/news.dir/  UK Nonlinear News

        Education Sites
        http://math.bu.edu/DYSYS/  Devaney's Dynamical Systems Project

        Electronic Journals
        http://www.springer-ny.com/nst/   Nonlinear Science Today
        http://journals.wiley.com/1076-2787/  The Complexity Journal
        http://www.csu.edu.au/ci/ci.html  Complexity International Journal
        http://mccux0.mech.pku.edu.cn/~nlscomm/ Comm in Nonl Sci & Num Simulation

        Electronic Texts
        http://cnls-www.lanl.gov/People/nbt//Book/node1.html An experimental 
approach 
            to nonlinear dynamics and chaos
        http://www.lib.rmit.edu.au/fractals/exploring.html  
      Exploring Chaos & Fractals
        http://www.nbi.dk/~predrag/QCcourse/  Lecture Notes on Periodic Orbits

        Institutes and Academic Programs
        http://www.physics.mcgill.ca/physics-services/physics_complex.html  Physics 
I
        http://www.physics.mcgill.ca/physics-services/physics_complex2.html  
Physics II
        http://www.nonlin.tu-muenchen.de/chaos/Dokumente/WiW/institutes.html  
      Nonlinear Groups
        http://www.ucl.ac.uk/CNDA/resources/uk.html  UK Nonlinear Sites

        Who is Who in Nonlinear Dynamics
        http://ip-service.com/WiW/wiw.html Munich
        http://www.math.sunysb.edu/dynamics/people/list.html  Stonybrook List

        Lists of Nonlinear sites
        http://cnls-www.lanl.gov/nbt/sites.html  Tufillaro's List
        http://www.students.uiuc.edu/~ag-ho/chaos/chaos.html

        Dynamical Systems
        http://www.math.sunysb.edu/dynamics/  Dynamical Systems Home Page

        Chaos sites
        http://www.industrialstreet.com/chaos/metalink.htm#SCIENCE  
      Chaos Metalink
        http://cnls-www.lanl.gov/nbt/sites.html  Tufillaro's list of sites
        http://www.cosy.sbg.ac.at/rec/ifs/  Iterated Function Systems Playground
        http://www-ncsl.postech.ac.kr/chaos/  Chaos links and Java Applets
        http://www.mathsoft.com/asolve/constant/fgnbaum/fgnbaum.html  All about 
      Feigenbaum Constants
        http://www.robin.no/~hberland/math/feigenbaum/ The Feigenbaum Fractal
        http://members.aol.com/MTRw3/index.html  Mike Rosenstein's Chaos Page.
        http://www.students.uiuc.edu/~ag-ho/chaos/  Introduction to Chaos
        http://www.vanderbilt.edu/AnS/psychology/cogsci/chaos/cspls.html Chaos in 
Psychology

        Time Series
        http://cnls-www.lanl.gov/nbt/intro.html  Dynamics and Time Series
        http://chuchi.df.uba.ar/series.html   Time series
        ftp://ftp.cs.colorado.edu/pub/Time-Series/TSWelcome.html  Santa Fe 
      Time Series Competition

        Complex Systems Sites
        http://life.csu.edu.au/vl_complex/  Complex Systems Virtual Library
        http://www.cc.duth.gr/~mboudour/nonlin.html  Complexity Home Page
        http://www.serve.com/~ale/html/cplxsys.html  Complexity-what is it for?
        http://members.aol.com/calresco/index.htm The Complexity & Artificial Life 
Web Site

        Fractals Sites
        http://www.wolfram.com/~robertd/index.html#frac A Fractal Gallery
        http://spanky.triumf.ca/www/welcome1.html  The Spanky Fractal DataBase
        http://sprott.physics.wisc.edu/fractals.htm  Sprott's Fractal Gallery
        http://www-syntim.inria.fr/fractales/  Groupe Fractales
        http://www.eleves.ens.fr:8080/home/massimin/quat/f_gal.html  3D Fractals
        http://www.cnam.fr/fractals.html  Fractal Gallery
        http://homepage.seas.upenn.edu/~lau/fractal.html  Lau's Fractals
        http://www.vis.colostate.edu/~user1209/fractals/  Fractal Explorer
        http://homepage.seas.upenn.edu/~rajiyer/math480.html  Course on 
      Fractal Geometry
        http://climate.gsfc.nasa.gov/~cahalan/FractalClouds/ Fractal Clouds

back to faq-Contents.htmltable of contents
[5]     Computational Resources

[5.1] What are general computational resources?
        NIST Guide to Available Mathematical Software
      <http://gams.cam.nist.gov/>

        Mathematics Archives Software 
      <http://archives.math.utk.edu/software.html>

        FAQ guide to packages from sci.math.num-analysis
      <ftp://rtfm.mit.edu/pub/usenet/news.answers/num-analysis/faq/part1>

        Numerical Recipes Home Page
      <http://cfata2.harvard.edu/nr/>
      <http://nr.harvard.edu/nr/public-domain.html> NR Public Domain Area

[5.2] Where can I find specialized programs for  nonlinear science?

        The Academic Software Library:
         Chaos Simulations
Bessoir, T., and A. Wolf, 1990. Demonstrates logistic map, Lyapunov 
exponents, billiards in a stadium, sensitive dependence, n-body 
gravitational motion.
        Chaos Data Analyser
A PC program for analyzing time series. By Sprott, J.C. and G. Rowlands. 
For more info:<http://sprott.physics.wisc.edu/cda.htm>
        Chaos Demonstrations
A PC program for demonstrating chaos, fractals, cellular automata, and 
related nonlinear phenomena.  By J. C. Sprott and G. Rowlands.
System: IBM PC or compatible with at least 512K of memory.
Available: The Academic Software Library, (800) 955-TASL. $70.
        Chaotic Dynamics Workbench
Performs interactive numerical experiments on systems modeled by 
ordinary differential equations, including: four versions of driven 
Duffing oscillators, pendulum, Lorenz, driven Van der Pol osc., driven 
Brusselator, and the Henon-Heils system.  By R. Rollins.
System: IBM PC or compatible, 512 KB memory.
Available: The Academic Software Library, (800) 955-TASL, $70

        Applied Chaos Tools
Software package for time series analysis based on the UCSD group's, work. 
This package is a companion for Abarbanel's book Analysis of Observed 
Chaotic Data, Springer-Verlag.
System: Unix-Motif, and soon Windows 95
For more info see: <http://www.springer-ny.com/catalog/np/aug95np/DATA/0-
387-94523-7.html>

        AUTO
Bifurcation/Continuation Software (THE standard). AUTO94 with a GUI 
requires X and Motif to be present. There is also a command line version 
AUTO86 The software is transported as a compressed, encoded file called 
auto.tar.Z.uu.
System: versions to run under X windows--SUN or sgi
Available: anonymous ftp from <ftp://ftp.cs.concordia.ca/pub/doedel/auto>

        Chaos
Visual simulation in two- and three-dimensional phase space; based on 
visual algorithms rather than canned numerical algorithms; well-suited for 
educational use; comes with tutorial exercises.
System: Silicon Graphics workstations, IBM RISC workstations with GL
Available: <http://msg.das.bnl.gov/~bstewart/software.html>

        Chaos
A Program Collection for the PC by Korsch, H.J. and H-J. Jodl, 1994, A 
book/disk combo that gives a hands-on, computer experiment approach to 
learning nonlinear dynamics.  Some of the modules cover billiard systems, 
double pendulum, Duffing oscillator, 1D iterative maps, an "electronic 
chaos-generator", the Mandelbrot set, and ODEs.
System: IBM PC or compatible.
Available: Springer-Verlag

        CHAOS II
Chaos Programs to go with Baker, G. L. and J. P. Gollub (1990) Chaotic 
Dynamics. Cambridge, Cambridge Univ. 
<http://www.cup.org/Titles/38/052138897X.html>
System: IBM, 512K memory, CGA or EGA graphics, True Basic
For more info: contact Gregory Baker, P.O. Box 278 ,Bryn Athyn, PA, 19009

        Chaos Analyser
Programs to Time delay embedding, Attractor (3d) viewing and animation, 
Poincare sections, Mutual information, Singular Value Decomposition 
embedding, Full Lyapunov spectra (with noise cancellation), Local SVD 
analysis (for determining the systems dimension). By Mike Banbrook.
System: Unix, X windows
For more info: <http://www.ee.ed.ac.uk/~mb/analysis_progs.html>

        Chaos Plot
ChaosPlot is a simple program which plots the chaotic behavior of a 
damped, driven anharmonic oscillator.
System: Macintosh
For more info: 
<http://archives.math.utk.edu/software/mac/diffEquations/.directory.html>

        Cubic Oscillator Explorer
The CUBIC OSCILLATOR EXPLORER is a Macintosh application which allows 
interactive exploration of the chaotic processes of the Cubic Oscillator, 
i.e..Duffing's equation.
System: Macintosh + Digidesign DSPÊcard, Digisystem init 2.6 and 
(optional) MIDI Manager
Available: <http://www-ks.rus.uni-stuttgart.de/people/schulz/fmusic/> 
Fractal Music

        dstool
Free software from Guckenheimer's group at Cornell; DSTool has lots of 
examples of chaotic systems, PoincarŽ sections, bifurcation diagrams.
System: Unix, X windows.
Available: <ftp://macomb.tn.cornell.edu/pub/dstool/>

        Dynamics: Numerical Explorations.
Nusse, Helena E. and J.E. Yorke, 1994. book + diskette. A hands on 
approach to learning the concepts and the many aspects in computing 
relevant quantities in chaos
System: PC-compatible computer or X-windows system on Unix computers
Available: Springer-Verlag

        FracGen
FracGen is a freeware program  to create fractal images using Iterated 
Function Systems. A tutorial is provided with the program. By Patrick 
Bangert  
System: PC-compatible computer, Windows 3.1
Available: <http://www.ucl.ac.uk/~zcapn39/fracgen.html>

        INSITE
(It's a Nonlinear Systems Investigative Toolkit for Everyone) is a 
collection of programs for the simulation and characterization of 
dynamical systems, with an emphasis on chaotic systems. Companion software 
for T.S. Parker and L.O. Chua (1989) Practical Numerical Algorithms for 
Chaotic Systems  Springer Verlag. See the paper T.S. Parker and L.O. Chua 
(1987) "INSITE- A Software Toolkit for the Analysis of Nonlinear Dynamical 
Systems," Procced. of the  IEEE, 75, 1081-1089.
System: C codes in Unix Tar or DOS format (later requires QuickWindowC or 
MetaWINDOW/Plus 3.7C. and  MS C compiler 5.1)
Available: INSITE SOFTWARE, p.o. Box 9662, Berkeley, CA , U.S.A.

        Institut fur ComputerGraphik
A collection of programs for developing advanced visualization techniques 
in the field of three-dimensional dynamical systems by Lšffelmann H., 
Gršller E. 
System: various, requires AVS
Available: <http://www.cg.tuwien.ac.at/research/vis-dyn-syst/>

        KAOS1D
A tool for studying one-dimensional (1D) discrete dynamical systems. Does 
bifurcation diagrams, etc. for a number of maps
System: PC compatible computer, DOS, VGA graphics
Available: Jeferson J. Arenzon <arenzon@if.ufrgs.br>

        Lyapunov Exponents and Time Series
Based on Alan Wolf's algorithm, see[2.10], but a more efficient version.
System: Comes as C source, Fortran source, PC executable, etc
Available:  <http://www.users.interport.net/~wolf/chaos/chaos.htm>

        Lyapunov Exponents
Keith Briggs Fortran codes for Lyapunov exponents
System: any with a Fortran compiler
Available: <http://www.pd.uwa.edu.au/Keith/homepage.html>

        Lyapunov Exponents and Time Series
Michael Banbrook's C codes for Lyapunov exponents & Time series analysis
System: Sun with X windows.
Available: <http://www.ee.ed.ac.uk/~mb/analysis_progs.html>

        MacMath
Comes on a disk with the book MacMath, by Hubbard and West. A collection 
of programs for dynamical systems (1 & 2 D maps, 1 to 3D flows). Quality 
is uneven, and expected Macintosh features (color, resizeable windows) are 
not always supported (in version 9.0).
System: Macintosh
For more info: <http://archives.math.utk.edu/cgi-
bin/fife.test/mkTxtPage.pl?/ftp/software/mac/diffEquations/MacMath/MacMath
.abstract>
Available: Springer-Verlag 
<http://www.ee.ed.ac.uk/~mb/analysis_progs.html>

        MatLab Chaos
A collection of routines for generate diagrams which illustrate chaotic 
behavior associated with the logistic equation.
System: Requires MatLab.
Available : <ftp://ftp.mathworks.com/pub/contrib/misc/chaos/>

        MTRChaos
MTRCHAOS and MTRLYAP compute correlation dimension and largest Lyapunov 
exponents, delay portraits. By Mike Rosenstein. 
System: PC-compatible computer running DOS 3.1 or higher, 640K RAM, and 
EGA display. VGA & coprocessor recommended
Available:  <ftp://spanky.triumf.ca/pub/fractals/programs/ibmpc/>

        PHASER
Kocak, H., 1989. Differential and Difference Equations through Computer 
Experiments: with a supplementary diskette containing PHASER: An 
Animator/Simulator for Dynamical Systems. Demonstrates a large number of 
1D-4D differential equations--many not chaotic--and 1D-3D difference 
equations.
System: PC-compatible computer + ???
Available: Springer-Verlag <http://www.springer-ny.com>

        SANTIS
Tool for Signal ANd TIme Series analysis, with graphical user interface. 
Contains standard facilities for signal processing as well as advanced 
features like wavelet techniques and methods of nonlinear dynamics.
Systems: MS Windows, Linux, SUN Solaris 2.3, SGI Irix 5.3
Available: <http://www.physiology.rwth-aachen.de/santis/>

        SciLab
A simulation program similar in intent to MatLab. It's primarily designed 
for systems/signals work, and is large. From INRIA in France.
System: Unix, X Windows, 20 Meg Disk space.
Available : <ftp://ftp.inria.fr/INRIA/Projects/Meta2/Scilab>

        StdMap
Iterates Area Preserving Maps, by J. D. Meiss. Iterates 8 different maps. 
It will find periodic orbits, cantori, stable and unstable manifolds, and 
allows you to iterate curves.
System: Macintosh
Available: <ftp://amath.colorado.edu/pub/dynamics/programs/>

        Time Series Tools
An extensive list of Unix tools for Time Series analysis
System: Unix
For more info: <http://chuchi.df.uba.ar/tools/tools.html>

        Time Series Analysis from Darmstadt
Four prgrams Time Series analysis and Dimension calculation. Three of them 
look like codes for OS2 (haven't confirmed this), and one is a std Fortran 
source
System: OS2 and/or Fortran
For more info: <http://www.physik.th-darmstadt.de/nlp/distribution.html>

        Tufillaro's Programs
From the book Nonlinear Dynamics and Chaos by Tufillaro, Abbot and Reilly 
(1992) (for a sample section see <http://cnls-
www.lanl.gov/nbt/Book/openall3.ps>). A collection of programs for the 
Macintosh.
System: Macintosh
Available: Addison-Wesley
For more info: <http://cnls-www.lanl.gov/nbt/qm.html> and <http://cnls-
www.lanl.gov/nbt/bb.html>

        Unified Life Models (ULM)
ULM, by Stephane Legendre, is a program to study population dynamics and 
more generally, discrete dynamical systems. It models any species life 
cycle graph (matrix models) inter- and intra-specific competition (non 
linear systems), environmental stochasticity, demographic stochasticity 
(branching processes), and  metapopulations, migrations (coupled systems).
System: PC/Windows 3.X
Available: from <http://www.snv.jussieu.fr>

        Xphased
Phase 3D plane program for X-windows systems (for systems like Lorenz, 
Rossler). Plot, rotate in 3-d, Poincare sections, etc. By Thomas P. 
Witelski
System: X-windows, Unix, SunOS 4 binary
Available: <http://www.ama.caltech.edu/~tpw/xphased.html>

        XPP-Aut
Differential equations and maps for x-windows systems. Links to Auto for 
bifurcation analysis. By Bard Ermentrout
System: X-windows, Binaries for many unix systems
Available : <ftp://ftp.math.pitt.edu/pub/bardware/tut/start.html>

back to faq-Contents.htmltable of contents
[6] Acknowledgments

        Hawley Rising <rising@crl.com>,
         Bruce Stewart <bstewart@bnlux1.bnl.gov>
         Alan Champneys <a.r.champneys@bristol.ac.uk>
         Michael Rosenstein <MTR1a@aol.com>
         Troy Shinbrot <shinbrot@bart.chem-eng.nwu.edu>
         Matt Kennel <kennel@msr.epm.ornl.gov>
         Lou Pecora <pecora@zoltar.nrl.navy.mil>
         Richard Tasgal <tasgal@math.tau.ac.il>
         Wayne Hayes <wayne@cs.toronto.edu>
         S. H. Doole <Stuart.Doole@Bristol.ac.uk>
         Pavel Pokorny <pokornp@tiger.vscht.cz>,
         Gerard Middleton <middleto@mcmail.CIS.McMaster.CA>
         Ronnie Mainieri <ronnie@cnls.lanl.gov>
         Leon Poon <lpoon@Glue.umd.edu>
         Justin Lipton <JML@basil.eng.monash.edu.au>
         Andy de Paoli <andrea.depaoli@mail.esrin.esa.it>
         Jose Korneluk <jose.korneluk@sfwmd.gov>
         Harold Ruhl <hjr@connix.com>
         Viorel Stancu <vstancu@sb.tuiasi.ro>

Anyone else who would like to contribute, please do! Send me your comments: 
http://amath.colorado.edu/appm/faculty/jdm/ Jim Meiss at 
<jdm@boulder.colorado.edu>
-- 

        James Meiss
        Program in Applied Math
        jdm@boulder.colorado.edu

--
¡ù À´Ô´:£®×϶¡Ïã pclinux.hit.edu.cn£®[FROM: hcms.hit.edu.cn]
[°Ù±¦Ïä] [·µ»ØÊ×Ò³] [Éϼ¶Ä¿Â¼] [¸ùĿ¼] [·µ»Ø¶¥²¿] [Ë¢ÐÂ] [·µ»Ø]
Powered by KBS BBS 2.0 (http://dev.kcn.cn)
Ò³ÃæÖ´ÐÐʱ¼ä£º1,046.459ºÁÃë