This work explores the potential of an information-theoretical causality detection method for unravelling the relation between fluctuating variables in complex non-linear systems. The method is tested on some simple though non-linear models, and guidelines for the choice of analysis parameters are established. Then, measurements from magnetically confined fusion plasmas are analysed. The selected data bear relevance to the all-important spontaneous confinement transitions often observed in fusion plasmas, fundamental for the design of an economically attractive fusion reactor. It is shown how the present method is capable of clarifying the interaction between fluctuating quantities such as the turbulence amplitude, turbulent flux and zonal flow amplitude, and uncovers several interactions that were missed by traditional methods.
本稿では、複雑な非線形システムにおける変動量間の関係を解明するための情報理論的因果性検出法の可能性を探る。本手法は、単純ではあるが非線形なモデルを用いて検証され、解析パラメータの選択に関する指針が確立される。その後、磁場閉じ込め核融合プラズマからの測定データが解析される。選択されたデータは、経済的に魅力的な核融合炉の設計に基礎的である、核融合プラズマでしばしば観測される重要な自発的閉じ込め遷移に関連するものである。本手法が、乱流振幅、乱流フラックス、帯状流振幅などの変動量間の相互作用を明らかにすることができ、従来の手法では見逃されていたいくつかの相互作用を明らかにすることが示される。