«Мы разработали подход, в основе которого используется явление обратимой во времени синхронизации для двух хаотических систем. В экспериментах по обработке и передаче данных с помощью нелинейных сигналов мы показали, что наши алгоритмы позволяют значительно эффективнее анализировать информацию», — привели в пресс-службе слова доцента кафедры систем автоматизированного проектирования (САПР) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артура Каримова.
Уточняется, что теория хаоса — это раздел науки, изучающий явления, поведение которых кажется случайным и непредсказуемым, хотя на самом деле подчиняется строгим математическим закономерностям. Системы, которые можно описать при помощи хаотических нелинейных уравнений, встречаются в природе и технике. Однако для применения подходов на основе теории хаоса в системах связи, управления движением и других направлениях требуется создавать новые методики.
Что обнаружили ученые
По данным пресс-службы, синхронизация хаоса — это явление, когда две или более связанные хаотические системы демонстрируют скоординированную динамику, несмотря на их высокую чувствительность к возмущениям и тенденцию к экспоненциальному расхождению траекторий во времени. В случае коммуникационных систем одна система (ведущая) используется для защиты и передачи информации, а другая (ведомая) — для ее дешифрования и обработки.
Ученые ЛЭТИ обнаружили, что для некоторых систем существуют очень короткие участки траектории, которые позволяют проводить синхронизацию с другой системой по подходу «ведущий-ведомый» не только вперед в времени, но и назад, обращая вспять записанный участок траектории ведущей системы и обращая во времени уравнения ведомой системы. Современные вычислительные устройства позволяют провести процедуру синхронизации вперед-назад множество раз с минимальной задержкой, добившись в итоге идеальной скоординированности систем, а пользователю системы связи будет казаться, что синхронизация произошла мгновенно.
«Классические математические подходы для обработки хаотических систем требуют получить гораздо более длительный участок сигнала ведущей системы, чтобы осуществить синхронизацию. Сейчас мы исследуем вопрос о том, почему обнаруженные нами особенности неодинаковы для различных хаотических систем. Поскольку в нашем исследовании мы оперируем математическими моделями, любой пользователь может взять наш алгоритм и использовать его в своих прикладных задачах», — рассказал заведующий кафедрой систем автоматизированного проектирования (САПР) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Денис Бутусов.
По его словам, разработанный подход может применяться в защищенных системах хаотической связи, высокочувствительных хаотических датчиках, алгоритмах быстрого шифрования данных и моделировании сложных процессов на основе сетей синхронизированных осцилляторов.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
