Синхронизация хаотических автоколебаний в присутствии шумов в эксперименте с радиофизическими генераторами и нейронными ансамблями головного мозга и диагностика осцилляторных паттернов

• Автор: Овчинников, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Результаты экспериментального исследования влияния шума на поведение динамических систем вблизи границы синхронизации
1.1 Базовые элементы экспериментальной установки
1.1.1 Радиотехнический генератор со сложной динамикой .
1.1.2 Генератор шума
1.1.3 Измерительное оборудование
1.1.4 Устройства сопряжения
1.2 Результаты экспериментального изучения перемежаемости типа I с шумом на границе клюва синхронизации
1.2.1 Закономерности разрушения синхронизации периодических колебаний в присутствии шума
1.2.2 Методика проведения эксперимента и основные результаты
1.3 Результаты экспериментального изучения влияния шума на обобщённую синхронизацию диссипативно связанных генераторов хаотических колебаний
1.3.1 Общие сведения об обобщённой синхронизации хао-
тических колебаний. Теоретические оценки влияния шумов на порог возникновения обобщённой синхронизации
1.3.2 Методика проведения эксперимента и результаты
экспериментального исследования
2 Результаты экспериментального исследования синхронизации временных масштабов в системе связанных радиофизических генераторов хаотических колебаний
2.1 Типы хаотической синхронизации и методы их диагностики
2.2 Синхронизация временных масштабов
2.3 Экспериментальное исследование синхронизации временных масштабов
2.3.1 Экспериментальная установка и схема проведения
эксперимента
2.3.2 Синхронизация временных масштабов в отсутствии
внешнего шума
2.3.3 Влияние шума на синхронизацию временных масштабов

2.4 Результаты экспериментального исследования связи известных типов хаотической синхронизации с синхронизацией временных масштабов
3 Результаты исследования гиперсинхронной активности головного мозга во время приступов абсанс-эпилепсии при
помощи аппарата непрерывного вейвлетного анализа
3.1 Характерные особенности исследуемого явления - абсанс-эпилепсии
3.2 Метод выделения пик-волновых разрядов, основанный на непрерывном вейвлетном анализе
3.3 Алгоритм диагностики пик-волновых разрядов в режиме реального времени с использованием непрерывного вейвлетного преобразования
3.3.1 Экспериментальная апробация алгоритма диагностики пик-волновых разрядов в режиме реального времени
3.4 Результаты анализа пространственной и пространственно-временной динамики установления синхронного состояния
головного мозга человека во время приступа абсанс-эпилепсии
3.4.1 Характерные особенности изучаемых сигналов и методика их получения
3.4.2 Результаты исследования особенностей установления синхронизации между различными областями мозга во время пик-волнового разряда
3.4.3 Результаты исследования особенностей пространственно-временной динамики пик-волнового разряда
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность исследуемой проблемы
Исследование синхронной динамики сложных автоколебательных систем различной природы и изучение влияния шумов на синхронизацию представляет собой актуальную задачу современных исследований в области радиофизики и нелинейной динамики. Хотя данное направление исследований развивается уже достаточно долго, со времен X. Гюйгенса [1], интерес к нему не только не ослабевает, но более того, по мере развития различных смежных с радиофизикой областей науки, увеличивается. Так, если первые работы, посвящённые построению теории синхронизации рассматривали преимущественно взаимодействие электронных, радиотехнических и механическим систем, демонстрирующих периодические автоколебания [2-9], то по мере развития нелинейной динамики с появлением теории динамического хаоса [10-17] явление синхронизации было обобщено на хаотические колебания в системах различной природы (не только физической, но и химической, биологической, экологической и др.). В настоящее время по мере развития теории сложных сетей всё чаще явление синхронизации изучается в системах с большим числом взаимодействующих объектов [18-21].
Следует отметить, что явление синхронизации представляет интерес

как с фундаментальных позиций [9,10, 22], так и с сугубо практических, поскольку может быть применено при решении ряда технических и инженерных задач, а именно для передачи информации [23-31], управления

Рис. 1.8: Принципиальные схемы вспомогательных устройств, используемых в разработанной экспериментальной установке: (а) Составной повторитель напряжения OPI - TL082, ОР2 -TDA2030, (б) составной неинвертирующий сумматор, OPI, ОР2 - TL082, R=10 кОм
ентом усиления равным 1. Использование такой сложной схемы вместо неинвертирующего сумматора оказывается полностью оправданным, поскольку неинвертирующий сумматор, как известно из литературы [110], и что было подтверждено экспериментальным изучением, сложен в настройке и склонен к самовозбуждению. Предложенное же решение настройки не требует и не вносит искажений в исследуемый сигнал.
Переменное сопротивление с дискретным шагом было использовано для ограничения силы связи между исследуемыми системами. Конструктивно представляло собой соединённые последовательно цепочки из резисторов номиналами 1 кОм, 100 Ом и 10 ом, содержащие по 9 элементов каждая. Входом цепочки считался первый элемент, в качестве выходного мог использоваться каждая из точек соединения соседних элементов. На вход цепочки, состоящей из резисторов номиналом 1 кОм подавался входной сигнал, на входы остальных цепочек подавался сигнал с выхода предшествующей. Устройство позволяло получить любое значение сопротивления в диапазоне 10 Ом -f- 10 кОм с шагом 10 Ом. Коммутация элементов осуществлялась с помощью десятипозициоиных галетных переключателей. Переменное сопротивление, построенное таким образом, позволяло точно и быстро получать фиксированные значения сопротивления при относительно малом шаге дискретизации.