新方法加快混沌系统的稳定

时间：2021-09-14 13:25:07 来源：

哥廷根科学家的新发现表明，机器人AMOS的反应时间可以显着降低。

一个研究人员团队开发了一种加快混沌系统稳定的新方法。

当混乱威胁时，速度至关重要;例如，当起搏器需要稳定不规则的心跳或机器人必须与从其环境所接收的信息作出反应。这两种情况都需要在混沌系统上强加一个稳定的有组织的状态。来自Max Planck动态和自我组织研究所的科学家们在哥斯坦（Bernstein计算神经科学中心Göttingen和哥廷根大学）开发了一种加速控制的方法。成功的关键：一种巧妙的方法，巧妙地利用系统的自然行为。

当AMOS下面的地面开始上升时，昆虫机器人可以巧妙地适应变化的条件。在只有片刻的犹豫之后，他自主地切换步态，为他的六条腿选择不同的运动模式，适合攀爬斜坡。为此，AMOS的“大脑”，一个与几个电路的相对微小的网络，必须在完全倾斜时工作。这种“思想过程”可以加速吗？哥廷根的科学家认为。他们的计算表明了AMOS的反应时间如何显着降低。

自主六条腿机器人是三年前开发的，随后由由理论物理学家Marc Timme领导的团队优化，他与他的研究小组一起在Max Planck动态和自组织研究所工作，并沿着新的研究从哥廷根大学获得机器人专家Poramate Manoonpong。但是，新方法不仅适用于诸如AMOS的机器人;基本上，它可以应用于任何需要一定程度的控制的混沌系统。“每种混乱系统都非常容易受到干扰”，Marc Timme解释道。即使是最小的外部变化也可能触发完全不同的行为。在AMOS的情况下，混乱意味着他的“大脑”将产生一个混乱的活动模式，信号在所有方向上飞行。

鉴于偶尔的轻推，混沌系统将稳定自己

为了组织这种混乱模式，系统需要帮助。科学家们谈到了“混乱控制”。通过尝试在不久的将来计算系统的行为来开始最常用的方法。第二步是将该信息转换为控制信号，用于校正系统的开发 - 轻微迫使将其带回轨道。

然而，基于Göttingen的研究团队已经证明了减少干预可能更有效。“诀窍是限制我们将系统推向所需稳定状态的次数”，Max Planck研究员基督教贝基说。“通过使系统不时地自行发展，我们达到了预期的结果。”物理学家称之为自组织过程。

“乍一看，这种方法看起来可能是环形交叉路口”，贝基承认。然而，系统的自我稳定实际上非常有效，快速。只有偶尔的外部干预才需要确保系统选择的路径不会偏离正确的轨道。

新方法可以更快地千倍

根据系统的不同，新方法可能更快地为100或1000倍，并且需要较少的干预措施。“更重要的是，理论上这将允许稳定为AMOS的非常复杂的运动模式”，TIMME增加。到目前为止，运动串串越复杂，从而相应的活动模式是，稳定的模式越难以稳定。“我们的方法意味着AMOS可以选择以前不可行的新Gaits。”

到目前为止，新方法只是一个理论概念。然而，下一步是在现实世界中尝试在AMOS表现上。其他应用也是合理的，例如，混沌控制用于稳定心律或操作混沌激光器。

出版物：Christian Bick等人，“停滞混乱控制加速融合，”2013，新J. phys。，15,063038; DOI：10.1088 / 1367-2630 / 15/6/063038

图像：Poramate Manoonpong和FlorentinWörgötter，哥廷根大学和伯恩斯坦计算神经科学中心Göttingen

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