Расчет термодинамических средних и оценка погрешности Расчет термодинамических средних. Термализация. Расчет погрешностей. Авто

Содержание

Слайд 2

Термализация Ответ не должен зависеть от начального состояния системы, а так

Термализация

Ответ не должен зависеть от начального состояния системы, а так как

старт моделирования осуществляется с некоторого случайного, как правило, не соответствующего термодинамически равновесной ситуации, начального состояния, первые мгновенные значения рассчитываемой величины будут далеки от ответа и внесут хаотические флуктуации в расчет среднего, удлиняя время сходимости
Слайд 3

Несмещенная оценка Расчет погрешности через среднеквадратичное отклонение: Эта формула справедлива для

Несмещенная оценка

Расчет погрешности через среднеквадратичное отклонение:
Эта формула справедлива для независимых случайных

величин и приведет к некорректному результату для событий, составляющих марковскую цепь, так как каждое следующее мгновенное значение имеет определенную корреляцию с предыдущим
Корреляция между отельными событиями марковской цепи Ai и Ai+k ослабляется с увеличением k
Оценка корреляций между различными мгновенными значениями Ai осуществляется при помощи автокорреляционной функции
Минимальное количество итераций, необходимое для реализации двух статистически независимых мгновенных значений Ai, определяется автокорреляционным временем расчета величины A
Слайд 4

Автокорреляционный анализ Усреднение по конфигурациям эквивалентно интегрированию вдоль стохастической фазовой траектории

Автокорреляционный анализ

Усреднение по конфигурациям эквивалентно интегрированию вдоль стохастической фазовой траектории в

фазовом пространстве:
Если схема алгоритма эргодическая, усреднение по времени эквивалентно усреднению с гиббсовскими весами по полному ансамблю состояний системы:
Корреляционная функция двух физических величин:
Среднее по ансамблю:
Слайд 5

Автокорреляционный анализ Расчет погрешности: Автокорреляционная функция физической величины: Принцип ослабления корреляций

Автокорреляционный анализ

Расчет погрешности:
Автокорреляционная функция физической величины:
Принцип ослабления корреляций при увеличении времени

наблюдения между измерениями:
Автокорреляционное время физической величины:
Чем меньше автокорреляционное время, тем быстрее сходимость:
Слайд 6

Метод разбиений Частичное среднее для каждой части: Дисперсия, автокорреляционное время и

Метод разбиений
Частичное среднее для каждой части:
Дисперсия, автокорреляционное время и оценка погрешности:
Обычная

дисперсия по представительной выборке:
Слайд 7

Метод разбиений В пределе r→∞ автокорреляционное время и погрешность стремятся к

Метод разбиений

В пределе r→∞ автокорреляционное время и погрешность стремятся к своим

асимптотическим значениям
Разбиение всего массива измерений на части все большего размера r и расчет по этим частям среднего и дисперсий имитирует усреднение по ансамблю в пределе больших r
Слайд 8

Метод 1/2 файла Текущее среднее значение: Погрешность расчета:

Метод 1/2 файла

Текущее среднее значение:
Погрешность расчета:

Слайд 9

Метод 1/2 файла Оценка автокорреляционного времени: Оценка автокорреляционного времени из зависимости

Метод 1/2 файла

Оценка автокорреляционного времени:
Оценка автокорреляционного времени из зависимости автокорреляционной функции:
Автокорреляционное

время
различно для различных
физических величин
Автокорреляционное время
отражает реальные
временные и релаксационные
процессы в системе