基于序数模式分析的时间序列时间可逆性检测

时间不可逆是非线性过程的常见特征，也是由非保守力驱动的非平衡系统的基本属性。若时间序列的统计性质不随时间的方向而改变，则称其为可逆的。此处我们提出序数模式时间可逆性方法（TiROP）以从观测到的有限时间序列评估时间可逆性。TiROP 通过序数模式捕获标量观测在正向时间及其时间反演对应中的信息。该方法借助 Jensen-Shannon 散度量化两者的（不）相似性以比较其底层信息内容。将统计量通过与一组替代数据产生的散度总体对比，以揭示时间性质及其所涉及的时间尺度。我们在不同的合成与真实、线性与非线性时间序列上测试了 TiROP，并与经典的 Ramsey 时间可逆性检验结果并列。我们的结果描绘了一种新颖、快速计算且完全数据驱动的方法论，可在不同时间尺度上评估时间可逆性，而对数据无需进一步假设。该方法为当前的非线性分析技术增添了新见解，并可能有助于确定具有高可靠性和计算效率的新生理生物标志物。