Nichtlineare Methoden zur Quantifizierung von Abhängigkeiten und ...
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92 KAPITEL 5. PUNKTPROZESSE Corr(X ti -X ti-1 , Y ti +τ -Y t i-1 +τ ) 0.2 0 -0.2 0.2 0 -0.2 0.2 0 -0.2 0.2 0 -0.2 ungekoppelt: g=0 gekoppelt: g=0.1 gekoppelt: g=0.3 gekoppelt: g=0.5 -2000 -1000 0 1000 2000 Zeitverschiebung τ [a.u.] Abbildung 5.10: Korrelation Corr [ X ti − X ti−1 , Y ti +τ − Y ti−1 +τ] zwischen den Zuwächsen X ti −X ti−1 und Y ti +τ −Y ti−1 +τ als Funktion der Zeitverschiebung τ für verschiedene Kopplungsstärken g. Die Fensterbreite wurde mit t i −t i−1 = ∆ = 10 fest gewählt. beträgt. Diese Oszillationen treten aufgrund der Endlichkeit der Zeitreihen und der oszillatorischen Natur der Prozesse auf. Erst für längere Zeitreihen mitteln sich diese Oszillationen heraus. Des Weiteren stellte sich heraus, dass bei einer Fensterbreite von ∆ = 1 eine Kopplung von g > 0.1 notwendig ist, um zwischen temporaler Struktur in der Korrelation und den Fluktuationen des Biases unterscheiden zu können. 5.4.2.2 Koinzidenzen Eine häufig verwendete Methode, um Kopplung zwischen Punktprozessen festzustellen, ist das Zählen von Koinzidenzen. Dieser Methode liegt die Modellvorstellung zugrunde, dass, wenn der Prozess Y in X koppelt, ein Ereignis von Y zum Zeitpunkt S l (ω) innerhalb eines Zeitfensters ∆ ein Ereignis in X zur Zeit T k (ω) auslöst. Dies ist in Abb. 5.12 schematisch dargestellt. Dabei kann das Triggern des Ereignisses in X gegebenenfalls mit einer Zeitverzögerung τ erfolgen. Dementsprechend wird ein Paar von Ereigniszeiten (S l (ω), T k (ω)) eine Koinzidenz genannt, wenn S l (ω) ≤ T k (ω) − τ < S l (ω) + ∆ (5.28) gilt [Grün et al. (1999), Riehle et al. (1997), Schreiber & Schmitz (2000a)].
5.4. NACHWEIS VON ABHÄNGIGKEITEN MITTELS ZUWÄCHSEN 93 Corr(X ti -X ti-1 , Y ti +τ -Y t i-1 +τ ) 0.02 0 -0.02 0.20 0 -0.20 0.40 0.20 ∆ = 20 (g=0.3) 0 -0.20 -0.40 -2000 -1000 0 1000 2000 Zeitverschiebung τ [a.u.] t i - t i-1 = ∆ = 1 (g=0.3) ∆ = 10 (g=0.3) Abbildung 5.11: Korrelation Corr [ X ti − X ti−1 , Y ti +τ − Y ti−1 +τ] zwischen den Zuwächsen X ti −X ti−1 und Y ti +τ −Y ti−1 +τ als Funktion der Zeitverschiebung τ für verschiedene Fenstergrößen t i − t i−1 = ∆ bei fest gewählter Kopplung g = 0.3. X Y l−3 S S l+1 T k−2 Tk−1 Tk Tk+1 S S l−2 S l−1 l t t ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ Abbildung 5.12: Schematische Darstellung der Koinzidenzen zwischen zwei Punktprozessen X und Y , wobei Y in X koppelt (ohne Zeitverzögerung). Die Ereigniszeiten von Y sind mit S l und jene von X mit T k gekennzeichnet. Werden Zeitreihen von Punktprozessen beobachtet, so haben benachbarte Ereignisse eines Prozesses einen zeitlichen Mindestabstand δ, der von der Zeitauflösung herrührt. Daher lassen sich die mittleren Koinzidenzanzahlen durch die Momente der Punktprozesse ausdrücken. Denn mit der Zeitauflösung δ gibt Y ti +δ − Y ti an, ob der entsprechende Datenpunkt ein Ereignis repräsentiert oder nicht. Folglich liefert X ti +τ+∆ − X ti +τ die Anzahl der Ereignisse von X im Intervall (t i + τ, t i + τ + ∆]. Hier wird vorausgesetzt, dass τ und ∆ ganzzahlige
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5.4. NACHWEIS VON ABHÄNGIGKEITEN MITTELS ZUWÄCHSEN 93<br />
Corr(X ti<br />
-X ti-1<br />
, Y ti +τ -Y t i-1 +τ )<br />
0.02<br />
0<br />
-0.02<br />
0.20<br />
0<br />
-0.20<br />
0.40<br />
0.20<br />
∆ = 20 (g=0.3)<br />
0<br />
-0.20<br />
-0.40<br />
-2000 -1000 0 1000 2000<br />
Zeitverschiebung τ [a.u.]<br />
t i - t i-1 = ∆ = 1 (g=0.3)<br />
∆ = 10 (g=0.3)<br />
Abbildung 5.11: Korrelation Corr [ X ti − X ti−1 , Y ti +τ − Y ti−1 +τ]<br />
zwischen den<br />
Zuwächsen X ti −X ti−1 <strong>und</strong> Y ti +τ −Y ti−1 +τ als Funktion der Zeitverschiebung τ für<br />
verschiedene Fenstergrößen t i − t i−1 = ∆ bei fest gewählter Kopplung g = 0.3.<br />
X<br />
Y<br />
l−3 S S l+1<br />
T k−2 Tk−1 Tk Tk+1<br />
S<br />
S<br />
l−2<br />
S l−1<br />
l<br />
t<br />
t<br />
∆ ∆ ∆ ∆ ∆<br />
Abbildung 5.12: Schematische Darstellung der Koinzidenzen zwischen zwei<br />
Punktprozessen X <strong>und</strong> Y , wobei Y in X koppelt (ohne Zeitverzögerung). Die<br />
Ereigniszeiten <strong>von</strong> Y sind mit S l <strong>und</strong> jene <strong>von</strong> X mit T k gekennzeichnet.<br />
Werden Zeitreihen <strong>von</strong> Punktprozessen beobachtet, so haben benachbarte<br />
Ereignisse eines Prozesses einen zeitlichen Mindestabstand δ, der <strong>von</strong> der<br />
Zeitauflösung herrührt. Daher lassen sich die mittleren Koinzidenzanzahlen durch<br />
die Momente der Punktprozesse ausdrücken. Denn mit der Zeitauflösung δ gibt<br />
Y ti +δ − Y ti an, ob der entsprechende Datenpunkt ein Ereignis repräsentiert oder<br />
nicht. Folglich liefert X ti +τ+∆ − X ti +τ die Anzahl der Ereignisse <strong>von</strong> X im Intervall<br />
(t i + τ, t i + τ + ∆]. Hier wird vorausgesetzt, dass τ <strong>und</strong> ∆ ganzzahlige