По результатам пятого этапа

По результатам пятого этапа:

Предложено виртуальное устройство для анализа изменений временных рядов электрического и геомагнитного полей, представляющий собой специализированный айгеноскоп, осуществляющий анализ временного ряда в реальном времени с использоваием дискриминантных коллекторов и проекций временных рядов на собственные векторы размерности не более 100. Разработано пять способов формирования матриц наблюдений коэффициентов разложения исходных временных рядов в базисах собственных векторов размерности ниже 100. На основании серии имитационных вычислительных экспериментов показано, что айгеноскоп позволяет разделять отдельные гармонические составляющие при относительой расстройке частоты не менее 10е-5 при, отношении амплитуд разделяемых составляющих не более 20 дБ при отношении длительности временного ряда к величине интервала анализа 10000. С использованием ПАК построены ковариационные матрицы на большом интервале анализа (1000 часов) для составляющих вертикальной составляющей электрического поля и компонент геомагнитного поля. Вычислены и проанализированы нормированные спектры собственных значений всех рассчитанных ковариационных матриц. Проведен анализ собственных векторов, обладающих высоким индексом когерентности на частотах, соответствующих лунным приливам и частотам гравитационных источников. Сделано предварительное заключение о том, что компоненты вертикальной составляющей электрического поля и геомагнитного поля, локализованные на частотах гравитационных источников в двух различных географических точках (Воейково и Какиока), имеют коээфициент корреляции вдвое превышающий максимально возможный коэффициент корреляции независимых нормальных рядов той же длительности. Проведенные оценки напряженности вертикальной составляющей геомагнитного поля с использованием собственных векторов, локализованных на частотах лунных приливов по временным рядам большой длительности для станции Memambetsu и вертикальной составляющей электрического поля для станций Воейково и Душети показали величины 0.2 — 3.9 нТл (геомагнитное поле) и 0.73 — 1.68 A/м (вертикальная составляющая электрического поля). Анализ отчетов ПАК показал, что собственные векторы близкие к чисто гармоническим встречаются достаточно редко. К числу таких собственных векторов можно отнести собственные вектора, которые соответствуют приливам K1, S2 и S3 для вертикальной составляющей геомагнитного поля на станции Мемабецу и собственные вектора, соответсвующие приливу P1 и частоте (собственное вращение Земли) для вертикальной составляющей электрического поля на станции Душети. Большинство собственных векторов имеют модуляции и локализованный возле искомой частоты достаточно сложный амплитудный спектр. Все собственные векторы, содержащие в амплитудном спектре теоретически прогнозируемую частоту  геоаксионных резонансов в КНЧ диапазоне наблюдаются в собственных векторах, локализованных на частотах приливов J1, O1, S4, M2 и частоте как в вертикальной составляющей электричекого поля, так и вертикальной составляющей геомагнитного поля. Указанные частоты не наблюдались только на станции Какиока, для которой характерна высокая величина вертикальной составляющей геомагнитного поля по сравнению со станцией Мемабецу (сравните таблицы 4 и 5). Зафиксированы сравнимые с мощностью лунных приливой средние мощности составляющих, которые локализованы на частотах, совпадающих с частотами гравитационных источников. Собственные векторы, соответствующие этим составляющим, имеют сложную спектральную природу, которая проявляется как в амплитудных, так и частотных модуляциях (что следует из анализа тонкой структуры амплитудных спектров). Амплитудные модуляции наиболее часто наблюдаются с периодами 50-70 и 200-300 часов. Амплитудный спектр проекции временного ряда на собственные векторы, локализованные на частотах, соответствующих частотам гравитационных источников при интервале анализа, который совпадает с длительностью временного ряда, практически равен нулю. Таким образом, эти компоненты, имеющие сложнопериодическую структуру не обнаруживаемы с помощью классического спектрального анализа. Наличие у ковариационных матриц временных рядов вертикальных составляющих электрического и геомагнитного полей наборов собственных векторов, которые имеют амплитудные спектры локализованные на частотах совпадающих с частотами гравитационных источников, не имеющих близких приливных частот (гравитационные источники 3-7), является эмпирическим обобщением свидетельствующим в пользу существования нелинейных механизмов взаимодействия физических агентов, имеющих частоты, совпадающие с частотами гравитационных источников с электрическим и геомагнитным полем в приземном слое через какого-то физического посредника. Предложены алгоритмы выявления кластеров собственных векторов с размерностью ниже 100, используемые для формирования матриц наблюдений дискриминантных функционалов и для вычисления проекция исходных временных рядов на собственные вектора размерности ниже 100. Для формирования матриц наблюдений предлагается использовать три кластера равных размерностей, включающие собственные вектора 25-100. Для вычисления проекций предложено использовать кластер собственных векторов с индексом когерентности не превышающим 5-10. Разработан каталог предвестников, включающий четыре предвестника, а именно: значительное изменение вплоть до перехода в другую моду плотности вероятностей значений дискриминантной функции; значительное увеличение значения дискриминантногого коллектора, превышающее квантиль порядка 0.9;  значительное уменьшение амплитуды проекции временного ряда на собственные вектора с малым индексом когерентности, или (реже) — резкое замедление роста амплитуды; отрицательнная производная от амплитуды проекции. Все проанализированные землетрясения с магнитудой превышающей 7.2 сопровождаются указанными предвестниками, позволяющими осуществлять прогноз за  1-2 недели до землетрясения. Разработано прогностическое правило состоящее в построениии в реальном времени дискриминантных коллекторов на проекциях исходного временного ряда на собственные векторы, принадлежащие к трем кластерам размерности 25, сравнения полученных значений дискриминантных коллекторов со шкалами квантилей дискриминантных коллекторов и последующем вычислении увеличения вероятности возникновения землетрясения. Разработана программа внедрения результатов НИР по 7 направлениям, связанным с применением разработанных средств и методов анализа временных рядов в связи, биомедицинской инжененрии, повышении чувствительности измерительной аппаратуры, повышения дальности и чувствительности метеолокаторов.

По пяти этапам исследований получены три основных важных новых научных результата:

  -  Создано новое теоретическое направление в области физики пограничного слоя атмосферы – аксионная электродинамика.

  - Разработан, создан и запатентован малогабаритный, всепогодный датчик электрического поля Земли.

  -  Разработан и запантентован программно-аналитический комплекс обнаружения подшумовых периодических процессов геофизического и астрофизического характера с возможностями прогнозирования.

Выводы по пяти этапам исследований:

Выводы по теоретическим исследованиям:

Анализируя результаты проведенных исследований, мы хотим выделить три принципиально важных вывода.

Теория электромагнетизма Фарадея-Максвелла приобрела окончательный статус и массу практических приложений только после того, как вакуумная электродинамика была расширена до электродинамики сплошных сред. Аналогичная история разворачивается на наших глазах и в теории аксион-фотонных взаимодействий:  аксионная электродинамика обобщается и расширяется  с прицелом на космологические, астрофизические и геофизические приложения. Нами предпринята попытка построения расширенной аксионной электродинамики на базе теории аксион - фотонных взаимодействий, предложенной  Вайнбергом, Вилчеком и Ни в 1977-1978 г. г. Представленные результаты касаются двух моделей аксион-фотонных взаимодействий. В первой из них (двухпараметрической градиентной модели)  Лагранжиан дополнен термами, квадратичными по четыре-градиенту псевдоскалярного (аксионного) поля, который в данной модели играет роль директора (указательного вектора) в среде, состоящей из темной материи с аксионно индуцированной анизотропией. Анализ точных решений, качественный и компьютерный анализ градиентной модели показали, в частности,  что такая модель способна успешно решить проблему происхождения реликтовой аксионной темной материи и обосновать современное значение её плотности, а также предсказывает эффект двойного лучепреломления света, проходящего через аксионную темную материю.  Вторая модель (градиентно-инерционная), основанная на включении в Лагранжиан всех допустимых термов, содержащих макроскопическую скорость движения темной материи, оказалась эффективно однопараметрической, то есть,  все теоретически возможные модели этого класса сводятся к одной единственной модели; она отличается от классической модели тем, что кроме самого псевдоскалярного (аксионного) поля в тензор кросс-эффекта входит конвективная производная аксионного поля. Единственный феноменологический параметр, возникший в данном расширении аксионной электродинамики, описывает эффект оптической активности нестационарно движущейся аксионной темной материи. Этот факт  позволит оценить тонкую структуру эффекта в экспериментальных графиках, описывающих вращение угла поляризации света, проходящего через скопления Темной Материи, состоящей (частично или полностью) из реликтовых аксионов. В стандартной модели Вселенной имеется как минимум две темные эпохи, в течение которых электромагнитные волны не в состоянии сканировать внутреннюю структуру Вселенной и нести наблюдателю информацию о ней.  Для первой из  темных эпох характерно состояние, когда фотоны находятся в термодинамическом равновесии с другими частицами; вторая темная эпоха характеризуется сильным рассеянием фотонов на заряженных частицах.  После эпохи последнего рассеяния (реликтовые) фотоны становятся одним из важнейших источников информации о структуре и эволюции Вселенной, о её возрасте и истории. Представленный нами результат заключается в том, что возможно существование темных эпох  нового типа, обусловленных  неминимальным  взаимодействием фотонов с кривизной пространства-времени.  В качестве иллюстрации  мы детально (аналитически, качественно и численно) проанализировали предложенную нами модель взаимодействия Архимедова типа между темной энергией и аксионной темной материей и показали, что эффективный коэффициент преломления и фазовая скорость электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной могут становиться мнимыми величинами в течение ряда космологических эпох. На границах этих темных эпох групповая скорость электромагнитных волн обращается в ноль,  свет останавливается. Возможно также формирование  своеобразных «информационных прачечных», для которых характерны интенсивные осцилляции групповой скорости. Указанные неминимальные эффекты, состоящие в том, что фазовая и групповая скорости распространения  электромагнитных волн существенно меняется при смене эпох ускоренного и замедленного расширения, приводят к необходимости  переоценки длительности основных эпох в истории Вселенной и переоценке роли аксионной теиной материи в процессе эволюции Вселенной. Нами сделан первый шаг в том, чтобы убедить научное сообщество в необходимости пересмотра  роли аксионной реликтовой темной материи в процессе эволюции Вселенной, астрофизике и Земной электродинамике. Пока это сделано на теоретическом уровне. Главная научная перспектива этих исследований состоит в том, чтобы на основе теоретических предсказаний провести комплекс электродинамических исследований в окрестности Земли и экспериментально  проверить высказанные гипотезы. Как только будут получены экспериментальные результаты, подтверждающие наши расчеты, теория связи со спутниковыми системами, теория кодирования информации, геофизика, службы мониторинга окружающей среды и предупреждения катастрофических явлений, -  получат комплекс новых инструментов для решения своих специфических проблем. Речь фактически идет о перспективах использования новой (аксионной) степени свободы во всех приложениях электромагнитной теории, и нам кажется несомненным, что список этих новаций окажется весьма впечатляющим.

Выводы по экспериментальным результатам исследований:

В 2010-2012 годах продолжала действовать система многоканального синхронного мониторинга электрического и геомагнитного полей на разнесенных в пространстве станциях: физический экспериментальный полигон ВлГУ ; станция на оз. Байкал Института солнечно-земной физики СО РАН; станция в п. Паратунка (Камчатка), Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН; станция в г. Обнинск на базе научно - производственного объединения «Тайфун», станции Баксанское ущелье (Центральный Кавказ) и Карпогоры (Архангельская область), ИЗМИРАН.

Выводы по созданию программно-аналитического комплекса исследования и прогнозирования сейсмических и техногенных процессов:

Показано, что использование метода собственных векторов не исключает использования спектрального анализа или каких-либо других методов, но они используются не в отношении исходного временного ряда, а применительно к независимым друг от друга собственным векторам, каждый из которых несет свою информацию. Таким образом, использование метода собственных векторов может значительно повысить селективность любого известного метода анализа (в том числе и спектрального), поскольку последние будут применяться не ко всему временному ряду, а к его независимым составляющим, в том числе тем, которые не обладают энергетическим доминированием и представляют собой «тонкую» структуру временного ряда. Выдвинута и подтверждена гипотеза о преимуществе спектрального анализа собственных векторов ковариационной матрицы временного ряда перед непосредственным спектральным анализом временного ряда при выявлении периодичных составляющих временных рядов. Разработан программно–аналитический комплекс (ПАК) для исследования структуры сигналов в спектральной и временной областях, вызванных геофизическими  и астрофизическими процессами, базирующегося на методе собственных векторов. Использование разработанного ПАК позволило фиксировать походы, используемые при обработке временных рядов;  использовать в автоматическом режиме ранее разработанные инструменты; фиксировать воспроизводимые условия, при которых были получены те или иные результаты; получать промежуточные результаты в автоматическом режиме работы сервера; организовать работы исследовательской группы в асинхронном режиме; хронометрировать процесс получения промежуточных результатов, что повышает эффективность планирования использования вычислительных мощностей; снизить временные издержки при работе аналитиков и при планировании работ. Использование ПАК позволило произвести в автоматическом режиме все необходимые подготовительные вычислительные работы для обнаружения эффектов гравитационно-электромагнитно-аксионных взаимодействий, проявляющихся в анализируемых временных рядах. Исследование рабочих характеристик метода СВ и СЗ при обнаружении в шумах амплитудной модуляции гармонических рядов периодическим сигналом показало чувствительность (по индексу модуляции) примерно на 5-6 дБ лучшие чем отношение сигнал-шум. Так, например, если отношении сигнал-шум 50 дБ, то метод СВ и СЗ позволяет выявлять модуляции с индексом от -55 до -56 дБ. Это позволяет использовать в качестве признаков  процессов геофизического и астрофизического характера в электромагнитном поле приземного слоя атмосферы слабые амплитудные модуляции с известными частотами (например, с частотой годичного цикла) и малым индексом модуляции и прогнозировать присутствие в пограничном слое атмосферы признаков гравитационного воздействия геофизического и астрофизического характера. При разрядностях аналого-цифрового преобразователя 10, 12, 14, 16 метод СВ и СЗ с высокой вероятностью обнаруживаются составляющие с уровнями -75, -90, -100, -110 дБ, по отношению к среднему уровню временного ряда, соответственно. В то же самое время, при тех же разрядностях гарантированно выявляются составляющие с уровнем -50 дБ. Таким образом, метод СВ и СЗ обладает достаточной чувствительностью для того, чтобы выявлять энергетически не доминирующие гармонические составляющие во временных рядах напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы. Метод СВ и СЗ при использовании критерия МКК позволяет выявлять периодические составляющие временного ряда  напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы, частоты которых совпадают с частотами известных гравитационных источников, и относительный энергетический вклад которых составляет  от -27 до -38.8 дБ. Эти значения находятся в пределах чувствительности метода СВ и СЗ. Выявление слабых периодических составляющих среди анализируемых собственных векторов ковариационных матриц временных рядов, с одной стороны, позволяет использовать эти составляющие при обнаружении признаков гравитационных процессов геофизического и астрофизического характера в элекромагнитном поле пограничного слоя атмосферы, а с другой стороны, изымать эти составляющие из анализа временных рядов, направленного на обнаружение гравитационнно-электромагнитно-аксионного взаимодействия. Показано, что использование дискриминантных функционалов (дискриминантных коллекторов) совместно с методом СВ и СЗ позволяет обнаруживать малые относительные скачкообразные изменение (менее 0.1%) параметров динамических систем, обнаруживающих хаотическое поведение в рамках универсальности Фейгенбаума. Совместное использование метода СВ и СЗ и дискриминантных функционалов позволяет выявить годичные периодические изменения составляющих временного ряда напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы имеющий относительный энергетический вклад не выше -27 дБ. Это позволяет использовать дискриминантные коллекторы построенные в базисах собственных векторов для выявления признаков скрытых изменений в динамических системах, что позволяет использовать дискриминантные функционалы, построенные в базисах собственных векторов, для обнаружения признаков процессов геофизического (землетрясения) и техногенного характера (взрывы) в электромагнитных полях пограничного слоя атмосферы. Результаты, полученные в ходе предварительного анализа дают положительный прогноз использования метода СВ и СЗ для подтверждения присутствия в электромагнитном поле пограничного слоя атмосферы признаков гравитационного воздействия геофизического и астрофизического характера. Это позволяют перейти к разработке (на основе использованных прототипов) инструментов программно-аналитического комплекса для тотального анализа временных рядов по методу СВ и СЗ и для формирования базы данных результатов, содержащих анализ для всех частот, совпадающих с частотами известных источников, всех имеющихся временных рядов – при различных временах анализа. Исследование нормированного спектра собственных значений сигналов электрического и геомагнитного полей пограничного слоя атмосферы и сравнение их с нормированными спектрами собственных значений других известных сигналов позволяет констатировать, что эти сигналы не могут быть отнесены ни к полигармоническим сигналам, имеющим сравнительно небольшое число гармонических составляющих (у них нормированный спектр состоит из пар кратных собственных значений) ни к шумам, получаемым вследствие действия центральной предельной теоремы (у них медианное и среднее собственных значений совпадают), ни к сигналам, подчиняющихся универсальности Фейгенбаума. Для нормированных спектров составляющей Ez электрического поля и всех составляющих геомагнитного поля характерно малое число энергетически доминирующих компонент, значительно меньшее по отношению к среднему значение медианы собственного значения и более 80% собственных значений, которые ниже среднего. Исследование рабочих характеристик метода собственных векторов показало, что он обладает чрезвычайной чувствительностью при выявлении отдельных гармонических составляющих, как монохроматических, так и подверженных амплитудной модуляции. При этом оказывается возможным обнаружить малые гармонические составляющие не только в полигармоническом сигнале, но и составляющие специально (для исследования метода) введенные в реальный сигнал. Для выявления гармонических составляющих предложен критерий МКК. Использование метода собственных векторов вместе с этим критерием позволило выявить не только частоты, совпадающие с частотами лунных приливов, но и частоты, совпадающие с частотами гравитационно-волнового поля астрофизических  двойных звездных систем. Использование метода собственных векторов для выявления признаков геофизических явлений, в частности землетрясений, основано на гипотезе о том, что энергетически недоминирующие компоненты, некоррелированные компоненты, выявляемые с помощью собственных векторов, могут нести в себе значительный объем информации о происходящих в земной коре явлениях. В частности, можно было ожидать, что уровень этих некоррелированных составляющих будет уменьшаться в те периоды времени, когда режим рассеяния энергии в земной коре меняется на режим ее накопления. Действительно, исследование на сравнительно небольших интервалах анализа (96 часов) составляющих геомагнитного поля показало наличие таких уменьшений для периодов времени непосредственно предшествующих землетрясениям. Предложенная схема выявления таких изменений состояла в следующем. На интервале значительной (по отношению к длительности интервала анализа) длительности определялась ковариационная матрица сигнала, ее собственные вектора и собственные значения. Далее из рассмотрения элиминировались собственные вектора, которые имеют энергетическое доминирование. Оставшееся множество собственных векторов делилось на кластеры собственных векторов, каждый из которых определял свое подпространство в пространстве анализируемого сигнала. Вычислялись нормы проекции исследуемого сигнала в эти подпространства (амплитуды проекций в подпространствах кластеров собственных векторов)  и они подвергались дальнейшему статистическому анализа. В частности, для интервалов большой длительности определялись децили амплитуд для каждого кластера и каждой составляющей геомагнитного поля, а затем с величиной этих децилей сопоставлялись значения амплитуд в некоторый период времени, предшествующий землетрясению. Как показывает визуальный анализ графиков амплитуд, для всех рассмотренных случаев землетрясений в 5-10 суточный период, предшествующий землетрясению, наблюдается значительное (ниже дециля ) амплитуд проекций всех составляющих геомагнитного поля. Для совместной многоканальной обработки всех кластеров и составляющих геомагнитного поля использовался (на предварительном этапе анализа) дискриминантный анализ по критерию Фишера — для фиксированных по отношению  к моменту возникновения землетрясения интервалов многоканального наблюдения амплитуд проекций всех четырех составляющих геомагнитного поля. Этот анализ дал обнадеживающие результаты; дальнейший, более детальный анализ был осуществлен с использованием дискриминантных коллекторов (дискриминантных функционалов), которые производят дискриминацию многоканальных наблюдений для связанных с текущим моментом времени двух интервалов анализа. Дискриминантный коллектор указывает на возможность дискриминации наблюдений в этих связанных интервалах, и, таким образом, свидетельствует об их статистической неоднородности. Исследования с помощью простейших дискриминантных коллекторов (по критерию Фишера) интервалов многоканального анализа (параллельные каналы обработки включали амплитуды в подпространствах различных кластеров для всех компонент геомагнитного поля) показали высокую статистическую вариабельность, предшествующую моменту землетрясения. Так в 5-ти суточный период, предшествующий землетрясению, значение дискриминантного коллектора неоднократно (как правило) превышало значение его дециля , определенного для длительного ретроспективного интервала наблюдений. Полученные результаты позволяют выделить в качестве признаков, которые могут быть использованы для прогноза изменения вероятности землетрясений с горизонтом прогнозирования, 1-2 недели порядковые статистики амплитуды проекций составляющих геомагнитного поля и величины дискриминантных коллекторов, построенных на кластерах энергетически не доминирующих собственных векторов. Обнаружение сигналов, вызванных геофизическими и техногенными процессами в электрическом и магнитном поле пограничного слоя атмосферы на основе исследования структуры и характера сложнопериодических составляющих велось с использованием виртуального прибора, реализующего структуру, описанную в полезной модели «Анализатор собственных векторов и компонент сигналов» (патент РФ на полезную модель). Анализатор некоррелированных компонент (получивший название айгеноскоп) разлагает сигнал на заданном пользователем интервале анализа на некоррелированные сложнопериодические компоненты в базисе собственных векторов ковариационной матрицы анализируемого временного ряда. Новым в использованнной полезной модели является использование информации, которая содержится в самих собственных векторах. Собственные векторы для каждого анализируемого временного ряда являются априори уникальными — их вид не может быть заранее предсказан исследователем. Это отличает айгеноскопию от всех других широко применяемых методов представления сигналов с использованием ортогональных разложений, в том числе и от спектрального анализа временных рядов. Представление с использованием собственных векторов обеспечивает максимум «объясненной» энергии временного ряда при заданном числе ортогональных компонент (критерий выразительности). Особое значение при обнаружении периодических явлений с помощью айгеноскопии имеет критерий соответствия. Смысл этого критерия состоит в том, что айгеноском (при анализе полигармонического временного ряда) не вносит  новых периодических компонент в собственные векторы. В собственных векторах могут присутствовать только те гармонические компоненты, которые изначально присутствуют в полигармоническом временном ряде. В случае использования айгеноскопии мы не обладаем априорными знаниями о том, какие компоненты породили этот временной ряд; опираемся на критерий выразительности и используем такое ортогональное представление сигнала, которое гарантирует максимальную энергию каждой следующей вводимой в анализ компоненты, обеспечивая их некоррелированность; используем критерий выявления для предварительного обнаружения составляющих временного ряда, близких к гармоническим; с использованием критерия соответствия выявляем те собственные векторы, которые являются локализованными по амплитудному спектру, а среди них те, которые соответствуют искомым частотам(геофизическим и астрофизическим); если собственных векторов с амплитудным спектром, локализованным вблизи искомых частот не обнаружится, мы утверждаем, что таких частот в исходном временном ряде нет; а в случае, если такие собственные векторы есть, то утверждаем, что они присутствуют в исходном временном ряде. Все поименованные в таблице 1 частоты, соответствующие приливным явлениям и частотам гравитационных источников выявляются во всех проанализированных отрезках временных рядов — для компонент F, H и Z геомагнитного поля на станциях Какиока и Мемабецу. Полученные результаты отвечают критерию соответствия и значимости. Минимальный индекс когерентности составил 34 дБ при относительном отклонении от обнаруживаемых частот не более 1%. Критерий соответствия гарантирует, что частоты, соответствующие частотам локализации собственных векторов, действительно существуют, а не являются артефактом. На данном этапе исследования со всей необходимостью следует сделать вывод о том, что в многолетних временных рядах компонент F, H и Z геомагнитного поля, зафиксированного на станциях Какиока и Мемабецу, присутствуют значимые сложнопериодические компоненты, спектрально локализованные на частотах, совпадающих с частотами гравитационных источников. Это утверждение можно считать вполне обоснованным экспериментальным обобщением. Поведение сигнала анализировалось в период, непосредственно предшествующий землетрясению. По результатам предвариательного анализа можно сделать вывод о том, что в качестве признаков приближающегося землетрясения можно использовать или уменьшение сигнала на выходе  айгеноскопа, реализаующего функциональную модель 1, - вплоть до минимума сигнала, или резкое уменьшение производной растущего сигнала. Оба эти признака согласуются с гипотетическим предположением об изменении режима диссипации и возможности его (изменения) обнаружения с использованием собственных векторов, имеющих невыраженную локализацию амплитудного спектра. Предложено виртуальное устройство для анализа изменений временных рядов электрического и геомагнитного полей, представляющий собой специализированный айгеноскоп, осуществляющий анализ временного ряда в реальном времени с использоваием дискриминантных коллекторов и проекций временных рядов на собственные векторы размерности не более 100. Разработано пять способов формирования матриц наблюдений коэффициентов разложения исходных временных рядов в базисах собственных векторов размерности ниже 100. Разработана библиотека программ для реализации виртуального устройства анализа изменений временных рядов. С использованием ПАК построены ковариационные матрицы на большом интервале анализа (1000 часов) для составляющих вертикальной составляющей электрического поля и компонент геомагнитного поля. Вычислены и проанализированы нормированные спектры собственных значений всех рассчитанных ковариационных матриц. Проведен анализ собственных векторов, обладающих высоким индексом когерентности на частотах, соответствующих лунным приливам и частотам гравитационных источников. Сделано предварительное заключение о том, что компоненты вертикальной составляющей электрического поля и геомагнитного поля локализованные на частотах гравитационных источников в двух различных географических точках (Воейково и Какиока) имеют коээфициент корреляции вдвое превышающий максимально возможный коэффициент корреляции независимых нормальных рядов той же длительности. Проведенные оценки напряженности вертикальной составляющей геомагнитного поля с использованием собственных векторов, локализованных на частотах лунных приливов по временным рядам большой длительности для станции Memambetsu и вертикальной составляющей электрического поля для станций Воейково и Душети показали величины 0.2 — 3.9 нТл (геомагнитное поле) и 0.73 — 1.68 A/м (вертикальная составляющая электрического поля). Предложены алгоритмы выявления кластеров собственных векторов с размерностью ниже 100, используемые для формирования матриц наблюдений дискриминантных функционалов и для вычисления проекция исходных временных рядов на собственные вектора размерности ниже 100. Для формирования матриц наблюдений предлагается использовать три кластера равных размерностей, включающие собственные вектора 25-100. Для вычисления проекций предложено использовать кластер собственных векторов с индексом когерентности не превышающим 5-10. Разработан каталог предвестников, включающий четыре предвестника, а именно: значительное изменение вплоть до перехода в другую моду плотности вероятностей значений дискриминантной функции; значительное увеличение значения дискриминантногого коллектора, превышающее квантиль порядка 0.9;  значительное уменьшение амплитуды проекции временного ряда на собственные вектора с малым индексом когерентности, или (реже) — резкое замедление роста амплитуды; отрицательнная производная от амплитуды проекции. Все проанализированные землетрясения с магнитудой превышающей 7.2 сопровождаются указанными предвестниками, позволяющими осуществлять прогноз за  1-2 недели до землетрясения. Разработано прогностическое правило состоящее в построениии в реальном времени дискриминантных коллекторов на проекциях исходного временного ряда на собственные векторы, принадлежащие к трем кластерам размерности 25, сравнения полученных значений дискриминантных коллекторов со шкалами квантилей дискриминантных коллекторов и последующем вычислении увеличения вероятности возникновения землетрясения. Разработана программа внедрения результатов НИР по 7 направлениям, связанным с применением разработанных средств и методов анализа временных рядов в связи, биомедицинской инжененрии, повышении чувствительности измерительной аппаратуры, повышения дальности и чувствительности метеолокаторов.