САРАТОВ, 14 октября. /ТАСС/. Новый способ управления сложными системами с помощью шума открыли в Саратовском национальном исследовательском государственном университете им. Н. Г. Чернышевского (СГУ). В частности, его возможно будет использовать в медицине и нейрофизиологии, в энергетике, при разработке алгоритмов машинного обучения, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Доцент кафедры радиофизики и нелинейной динамики СГУ Владимир Семенов первым в мире экспериментально доказал, что шум Леви может не только разрушать пространственные структуры, но и управлять направлением и скоростью распространения волн в бистабильных системах. Как отмечают в ведомстве, такие системы встречаются в химических реакциях, процессах горения, жидких кристаллах и даже в распространении эпидемий.
"Шум Леви из деструктивного фактора превращается в инструмент тонкого управления. Его можно использовать в медицине и нейрофизиологии - для описания сигналов мозга, в энергетике - для моделирования устойчивости сетей, в популяционной динамике и даже при разработке алгоритмов машинного обучения", - рассказали в пресс-службе.
Как пояснили в Минобрнауки, в сложных системах формируются домены, разделенные границами, называемыми волновыми фронтами. Эти границы могут оставаться неподвижными или двигаться, если одни состояния вытесняются другими. Управление скоростью и направлением движения фронтов открывает путь к контролю над множеством природных и технологических процессов - от изменения свойств материалов до динамики популяций.
Свойства шума во благо
Обычно для моделирования подобных явлений исследователи используют Гауссов шум. Однако, как подчеркнули в пресс-службе, у шума Леви есть отличительные свойства: он может быть асимметричен и содержать редкие, но резкие скачки большой амплитуды. Это придает ему разрушительную силу. Как показал саратовский исследователь, такие свойства шума Леви можно обратить во благо.
Результаты исследования подтвердили, что при нулевой асимметрии шум только лишь разрушает фронты и домены, а при ненулевой - задает направление распространения. При этом скорость и направление зависят не только от параметров шума, но и от типа связи между элементами системы.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и соответствует стратегическим направлениям программы "Приоритет-2030".