Фундаментальные закономерности процессов установления/разрушения динамических режимов и переходов между ними в сложных нелинейных системах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-12-00037

НазваниеФундаментальные закономерности процессов установления/разрушения динамических режимов и переходов между ними в сложных нелинейных системах

Руководитель Короновский Алексей Александрович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" , Саратовская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-402 - Нелинейные колебания и волны

Ключевые слова взаимодействующие осцилляторы, сети и ансамбли связанных осцилляторов, хаос, хаотическая синхронизация, обобщенная синхронизация, переключения между различными режимами, перемежаемость, шум, мультистабильность, показатели Ляпунова, переходные процессы, физиологические системы, экспериментальная установка

Код ГРНТИ29.35.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Предлагаемый научный проект нацелен на решение фундаментальной междисциплинарной научной проблемы, которая охватывает широкие разделы радиофизики, нелинейной теории колебаний и волн и имеет важные прикладные аспекты, связанной с изучением общих закономерностей, возникающих при установлении (разрушении) устойчивых динамических режимов и при переходах между режимами в сложных многокомпонентных динамических системах, составляющие элементы которых характеризуются хаотической динамикой. Можно ожидать, что в силу большой актуальности этой проблемы (прежде всего, в силу своей междисциплинарности и широкого круга потенциальных прикладных задач) в ближайшие десятилетия научное направление, связанное с изучением сложных многокомпонентных нелинейных колебательных систем и переходах между динамическими режимами в таких системах, будет находиться в числе наиболее важных, перспективных и значимых. Проект представляет собой сбалансированное сочетание взаимодополняющих друг друга фундаментальных и поисковых исследований, направленных на систематическое изучение фундаментальных закономерностей и основных механизмов возникновения сложных устойчивых динамических режимов в поведении многокомпонентных нелинейных систем, а также на возможное применение полученных результатов для анализа поведения систем со сложной динамикой в прикладных задачах (анализ радиофизических генераторов, живых объектов и др.) и выявления присущих таким системам закономерностей. В ходе выполнения проекта научный коллектив предполагает сконцентрироваться на решении нескольких конкретных задач в рамках вышеуказанной научной проблемы, которые могут быть подразделены на несколько направлений: (1) изучение процессов, механизмов и закономерностей установления/разрушения синхронных режимов во взаимодействующих осцилляторах (включая ансамбли и сети осцилляторов); (2) изучение механизмов и закономерностей процессов переключения между различными режимами в сложных системах; (3) разработка и апробация методов качественного и количественного анализа процессов установления/разрушения динамических режимов и переходов между режимами в сложных нелинейных системах; (4) изучение поведения реальных систем при разрушении существующих режимов поведения и переходах между режимами. В частности, в рамках первого направления планируется изучение процессов установления/разрушения синхронных режимов в сетях осцилляторов Курамото с топологией межэлементных связей «малый мир» и изучение процессов, происходящих на границе режима обобщенной синхронизации в связанных осцилляторах, ансамблях и сетях нелинейных осцилляторов, демонстрирующих хаотическую динамику. Второе направление подразумевает теоретическое и экспериментальное изучение процессов перехода между сосуществующими состояниями динамических систем, находящихся в режиме перемежаемости, а также изучение процессов перехода между сосуществующими режимами динамики мультистабильных систем и между режимами сложных колебаний вблизи точек бифуркаций, вызванных импульсным воздействием или воздействием на систему шума. В рамках третьего направления будут разработаны и апробированы метод выделения участков различного типа поведения (синхронного и асинхронного) на границе обобщенной синхронизации, основанные на использовании локальных (ограниченных во времени) показателей Ляпунова, метод диагностики установления/разрушения синхронных динамических режимов по фрагментам переходных процессов в динамике колебательных систем и метод анализа нестационарных процессов, соответствующих переходам между различными режимами колебаний в сложных нелинейных системах. Четвертое направление акцентировано на анализ состояния физиологических систем во время адаптации к меняющимся условиям функционирования и прогнозирование длительности переходных процессов при внезапных изменениях состояния организма на примере динамики сердечно-сосудистой системы. Задачи, запланированные в рамках выполнения проекта, обладают несомненной новизной и актуальностью. Они тесно связаны с проблемами, возникшими в последнее время при решении актуальных задач радиофизики, нелинейной теории колебаний и смежных наук, и являются следствием успехов, достигнутых исследователями, в том числе и научной группой, предлагающей проект, в данной области.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Павлова О.Н., Павлов А.Н. Scaling features of intermittent dynamics: Differences of characterizing correlated and anti-correlated data sets Physica A, V. 536, P. 122586 (год публикации - 2019)
10.1016/j.physa.2019.122586

2. Павлова О.Н., Павлов А.Н. Влияние на корреляционные характеристики переключений между разными хаотическими режимами Письма в ЖТФ, Т. 45, № 18, С. 6-8 (год публикации - 2019)
10.1134/S1063785019090268

3. Евстифеев Е.В., Москаленко О.И. Применение непрерывного вейвлет-преобразования для определения характеристик перемежающейся обобщенной синхронизации Известия РАН. Серия физическая, Т. 84, № 2, С. 300-304 (год публикации - 2020)
10.31857/S0367676520020106

4. Короновский А.А., Москаленко О.И., Сельский А.О. Корректность определения характеристик перемежающейся обобщенной синхронизации при использовании только одной переменной ведомой и вспомогательной систем Письма в журнал технической физики/ Technical Physics Letters, том 46, вып. 7, с.48-57 / V. 46, N. 4, P. 350-353 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063785020040082

5. Короновский А.А., Москаленко О.И., Пивоваров А.А., Ханадеев В.А., Храмов А.Е., Писарчик А.Н. Jump intermittency as a second type of transition to and from generalized synchronization Physical Review E, V. 102, N. 1, 012205 (год публикации - 2020)
10.1103/PhysRevE.102.012205

6. Короновский А.А., Москаленко О.И., Пивоваров А.А., Евстифеев Е.В. Intermittent route to generalized synchronization in bidirectionally coupled chaotic oscillators Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, V. 30, N. 8, 083133 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0007156

7. Москаленко О.И., Евстифеев Е.В., Короновский А.А. Метод определения характеристик перемежающейся обобщенной синхронизации на основе расчета локальных показателей Ляпунова Письма в журнал технической физики / Technical Physics Letters, том 46, вып. 16, с. 12-15 / V. 46, N. 8, P. 792-795 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063785020080246

8. Павлов А.Н., Павлова О.Н. Prediction of complex oscillations in the dynamics of coupled chaotic systems using transients Physica A, V. 545, 123818 (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2019.123818

9. Павлов А.Н., Павлова О.Н., Короновский А.А. (мл.) Модифицированный метод флуктуационного анализа нестационарных процессов Письма в ЖТФ / Technical Physics Letters, том 46, вып. 6, с. 47-50 / V. 46, N. 3, P. 299-302 (год публикации - 2020)
10.1134/S1063785020030281

10. Павлов А.Н., Абдурашитов А.С., Короновский А.А. (мл.), Павлова О.Н., Семячкина-Глушковская О.В., Куртц Ю. Detrended fluctuation analysis of cerebrovascular responses to abrupt changes in peripheral arterial pressure in rats Communications in nonlinear science and numerical simulation, V. 85, 105232 (год публикации - 2020)
10.1016/j.cnsns.2020.105232

11. Павлов А.Н., Павлова О.Н. Scaling features of intermittent dynamics characterized from data sets Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE, V. 11459, 1145912 (год публикации - 2020)
10.1117/12.2559690

12. Павлов А.Н., Павлова О.Н.,Семячкина-Глушковская О.В., Куртц Ю. Enhanced multiresolution wavelet analysis of complex dynamics in nonlinear systems Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 31, 043110 (год публикации - 2021)
10.1063/5.0045859

13. Короновский А.А., Куровская М.К., Москаленко О.И. On the possibility of explosive synchronization in small world networks IZVESTIYA VYSSHIKH UCHEBNYKH ZAVEDENIY-PRIKLADNAYA NELINEYNAYA DINAMIKA, V. 29, N. 4, P. 467-479 (год публикации - 2021)
10.18500/0869-6632-2021-29-4-467-479

14. Москаленко О.И., Короновский А.А., Сельский А.О., Евстифеев Е.В. On multistability near the boundary of generalized synchronization in unidirectionally coupled chaotic systems Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 31, 083106 (год публикации - 2021)
10.1063/5.0055302

15. Павлов А.Н., Павлова О.Н.,Семячкина-Глушковская О.В., Куртц Ю. Extended detrended fluctuation analysis: effects of nonstationarity and application to sleep data EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS, 136, 10 (год публикации - 2021)
10.1140/epjp/s13360-020-00980-x

16. Павлов А.Н., Дубровский А.И., Павлова О.Н.,Семячкина-Глушковская О.В. Effects of Sleep Deprivation on the Brain Electrical Activity in Mice APPLIED SCIENCES-BASEL, V. 11, N. 3, 1182 (год публикации - 2021)
10.3390/app11031182

17. Павлов А.Н., Павлова О.Н. Enhanced multiresolution wavelet analysis of cerebrovascular dynamics CHAOS SOLITONS & FRACTALS, 146, 110924 (год публикации - 2021)
10.1016/j.chaos.2021.110924

18. Москаленко О.И., Короновский А.А., Сельский А.О., Евстифеев Е.В. Метод определения характеристик перемежающейся обобщенной синхронизации, основанный на вычислении вероятности наблюдения синхронного режима Письма в журнал технической физики - Technical Physics Letters, Т. 48, № 2, С. 3-6 (год публикации - 2022)
10.21883/PJTF.2022.02.51910.18985

19. Евстифеев Е.В., Москаленко О.И. Исследование возможности существования мультистабильности вблизи границы обобщенной синхронизации при помощи расчета локальных показателей Ляпунова Известия РАН. Серия физическая, Т. 86, № 2, С. 272-276 (год публикации - 2022)

Публикации