Lorenz Attrattore

Questo è un esempio di tracciare il "Deterministic Nonperiodic Flow" di Edward Lorenz del 1963 in uno spazio tridimensionale usando mplot3d.

Nota

Poiché si tratta di una semplice ODE non lineare, sarebbe più semplice utilizzare il risolutore ODE di SciPy, ma questo approccio dipende solo da NumPy.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


def lorenz(xyz, *, s=10, r=28, b=2.667):
    """
    Parameters
    ----------
    xyz : array-like, shape (3,)
       Point of interest in three dimensional space.
    s, r, b : float
       Parameters defining the Lorenz attractor.

    Returns
    -------
    xyz_dot : array, shape (3,)
       Values of the Lorenz attractor's partial derivatives at *xyz*.
    """
    x, y, z = xyz
    x_dot = s*(y - x)
    y_dot = r*x - y - x*z
    z_dot = x*y - b*z
    return np.array([x_dot, y_dot, z_dot])


dt = 0.01
num_steps = 10000

xyzs = np.empty((num_steps + 1, 3))  # Need one more for the initial values
xyzs[0] = (0., 1., 1.05)  # Set initial values
# Step through "time", calculating the partial derivatives at the current point
# and using them to estimate the next point
for i in range(num_steps):
    xyzs[i + 1] = xyzs[i] + lorenz(xyzs[i]) * dt

# Plot
ax = plt.figure().add_subplot(projection='3d')

ax.plot(*xyzs.T, lw=0.5)
ax.set_xlabel("X Axis")
ax.set_ylabel("Y Axis")
ax.set_zlabel("Z Axis")
ax.set_title("Lorenz Attractor")

plt.show()