Пространственно-временные паттерны — это паттерны , которые встречаются в широком диапазоне природных явлений и характеризуются пространственной и временной структурой. Общие правила формирования паттернов сохраняются. В отличие от «статичных», чисто пространственных паттернов, полная сложность пространственно-временных паттернов может быть распознана только с течением времени. Любой вид бегущей волны является хорошим примером пространственно-временного паттерна. Помимо формы и амплитуды волны (пространственная часть), ее изменяющееся во времени положение (и, возможно, форма) в пространстве является неотъемлемой частью всего паттерна.
Различие между пространственными и пространственно-временными паттернами в природе не является четким, поскольку статический, неизменный паттерн никогда не будет встречаться в строгом смысле. Даже скальные образования будут медленно меняться в масштабе времени в десятки миллионов лет, поэтому различие заключается в масштабе времени изменения по отношению к человеческому опыту . Уже моментальное состояние дюны обычно будет рассматриваться как пример чисто пространственного паттерна, хотя это явно не так. Таким образом, можно сказать, что пространственно-временные паттерны в природе являются правилом, а не исключением.
Во многих гидродинамических системах наблюдается образование структур типа ST:
Любой тип системы реакция-диффузия , который создает пространственные закономерности, будет также создавать пространственно-временные закономерности из-за зависимости как реакций, так и диффузии от времени.
Нейронные сети, как искусственные , так и естественные , производят практически неограниченное разнообразие паттернов st, как в сенсорном восприятии , обучении, мышлении и рассуждении, так и в спонтанной активности . Например, было показано, что спиральные волны , сигнатуры многих возбудимых систем, могут возникать в неокортикальных препаратах. [1]
Вся коммуникация , язык , опирается на пространственно-временное кодирование информации, создавая и передавая звуковые вариации или любой тип сигнала , т. е. отдельные строительные блоки информации, которые изменяются с течением времени. -Хотя письменный язык , по-видимому, существует только как (2D) пространственная конкатенация букв - строк , он должен декодироваться последовательно с течением времени. Таким образом, любой вид языка, который понимают организмы, в конечном итоге является транскодированием нейронных сигналов и будет - при успешной коммуникации - вызывать у получателя такие же паттерны нейронной активности, какие они существовали у отправителя. Например, предупреждающий крик птицы, когда она замечает хищника, вызовет похожий тип и степень тревоги (в конечном итоге определенный тип паттерна нейронной активности) у других людей, даже если они еще не видели и не слышали потенциального нападающего.
Даже искусственные языки , например компьютерные языки , не читаются и не интерпретируются за один шаг, а последовательно, поэтому их осмысленно организованный словарь (например, « компьютерный код ») можно рассматривать как единый шаблон.
Как особый тип языка, «статическая» (пренебрегающая случайными ошибками транскрипции , рекомбинацией и мутацией ) ДНК и ее паттерн транскрипции с течением времени дают биологически существенные паттерны st. Сети регуляции генов отвечают за регулирование временного хода уровня экспрессии генов , который можно проанализировать с помощью профилирования экспрессии .
Преступники демонстрируют пространственно-временные закономерности при планировании и осуществлении своих действий, которые могут быть использованы для прогнозирования их будущего поведения . Временные закономерности могут применяться к предпочтительным временам совершения преступлений. Пространственные закономерности могут быть выявлены в потенциальных целях и маршрутах преступной деятельности.
Пространственные закономерности могут использоваться для определения наиболее вероятных мест совершения преступлений или для определения потенциальных путей побега. Кроме того, преступники часто используют временные и пространственные закономерности для сокрытия своей деятельности, например, совершая преступления в районах с низкой плотностью населения или в районах с ограниченным наблюдением. Понимая пространственно-временные закономерности в отношении преступности, специалисты по правоохранительным органам и предупреждению преступности могут разрабатывать стратегии для лучшего предотвращения и реагирования на преступную деятельность. Например, правоохранительные органы могут использовать пространственно-временные закономерности для определения очагов преступности и определения наиболее эффективных стратегий реагирования на эти районы. Кроме того, специалисты по правоохранительным органам и предупреждению преступности могут использовать пространственно-временные закономерности для выявления и мониторинга потенциальных подозреваемых или районов преступной деятельности. [2]