Коллективное поведение активных систем, взаимодействующих

Коллективное поведение активных систем, взаимодействующих по
сверхширокополосным беспроводным каналам связи
шифр заявки «2014-14-585-0014-3175»
Руководитель проекта: Дмитриев Александр Сергеевич, д-р физ.-мат. наук, профессор
Работа выполнятся в Лаборатории беспроводных технологий (5топ100)
Соглашение о предоставлении субсидии Минобрнауки № 14.584.21.0010
Программа: "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014-2020 годы"
Мероприятие 2.1: Проведение исследований в рамках международного многостороннего и
двустороннего сотрудничества
Приоритетное направление: "Информационно-телекоммуникационные системы"
Тема лота: Конкурсный отбор проектов по выполнению научных исследований по
приоритетным направлениям федеральной целевой программы «Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20142020 годы» в рамках сотрудничества с научно-исследовательскими организациями и
университетами стран Азии и Латинской Америки
Мероприятие 2.1, 8 очередь.
Иностранный партнер: Instituto de Investigación en Comunicación Óptica, Universidad Autónoma
de San Luis Potosí (IICO-UASLP) (Институт исследований оптической связи Автономного
университета Сан-Луис-Потоси, Мексика)
Этап 2, 1.01.2015 – 30.06.2015
В соответствии с Планом-графиком на 2 этапе научных исследований «Теоретические
исследования и разработка экспериментальных образцов» проведены теоретические
исследования сетей со сложными связями и проведена подготовка к экспериментальным
исследованиям экспериментального образца (ЭО) сегмента активной беспроводной сети (АБС).
Исследованы режимы межмодульной синхронизации двухмодульных сетей, в которых
соединения между модулями организованы в виде сравнительно редких направленных
возбуждающих связей с запаздыванием. Обнаружено двоякое действие запаздывания
межмодульных связей на характер коллективной динамики сети. Во-первых, увеличение
временных задержек приводит к смене синфазного и противофазного режимов, при которых
отдельные спайки внутри каждого модуля складываются в ритмические колебания в виде
групповых бёрстов. Во-вторых, средняя частота коллективных колебаний в каждом из этих
режимов уменьшается с увеличением времени запаздывания межмодульных связей.
Увеличение силы межмодульных связей и уровня возбудимости сети приводит к усилению
степени синхронизации как в синфазном, так и в противофазном режимах.
На примере модели беспроводной сенсорной сети, построенной на основе теории
клеточных автоматов, аналитически оценены и с помощью моделирования получены
характеристики структуры сети в зависимости от параметров закона взаимодействия «узлысвязи», определены оптимальные параметры работы сети.
Изготовлены актуаторы для проведения на 3 этапе экспериментальных исследований ЭО
сегмента АБС.
Разработано программное обеспечение (ПО) управления узлом ЭО сегмента АБС,
состоящее из трех программных модулей: ПО для МК актуатора, ПО для МК
приемопередатчика и ПО для ПК. На разработанное ПО выполнена программная документация
по стандартам ГОСТ 19.401-78, ГОСТ 19.402-78, ГОСТ 19.502-78.
Разработаны Программа и методики исследований экспериментального образца сегмента
активной беспроводной сети. Экспериментальные исследования ЭО сегмента АБС намечены на
3 этап.
Разработана эскизная конструкторская документация на актуатор для элемента (узла)
активной беспроводной сети.
Предложена математическая модель энергосети, построенная в классе сетей
взаимосвязанных фазовых осцилляторов и проведено исследование ее динамики. Установлено,
что система может демонстрировать несколько различных типов синхронного поведения:
глобальная синхронизация сети, двухкластерные и мультикластерные режимы, различные
синхронные состояния с фиксированными соотношениями фаз между элементами сети.
Выделены области параметров и наборы начальных условий, при которых наблюдается
реализация различных синхронных режимов сети.
Иностранным партнером предложена модель, демонстрирующая широкое разнообразие
структурно-устойчивой неиерархической транзитивной динамики. Математическим образом
такой активности являются символические последовательности, возникающие в результате
переходов в гетероклинической последовательности между сетями метастабильных состояний.
Также Иностранным партнером разработан метод вычисления величин, позволяющей
характеризовать различные режимы коллективной динамики, возникающие в СД-сетях с
различным поведением локальных элементов и топологией.
Объем и качество выполненных в ходе 2 этапа работ полностью соответствуют
требованиям Технического задания и Календарного плана Соглашения о предоставлении
субсидии, запланированные значения программных индикаторов достигнуты.
В ходе 2 этапа состоялся визит директора Института исследований оптической связи Автономного
университета Сан-Луис-Потоси (IICO-UASLP) (Иностранного партнера) Альфонсо Ластрас-Мартинеса
(Alfonso Lastras-Martinez) в МФТИ.
Директор IICO-UASLP А. Ластрас-Мартинес (на фото слева) и ректор МФТИ Н.Н. Кудрявцев
26.06.2015 г.