Fundamental Study on Random Techniques Using Chaos Theory

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12158
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61040:Soft computing-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Tsuneda Akio 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40274493)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カオス理論 / ランダム技術 / 乱数 / 自己相関

Outline of Final Research Achievements

In this research, we theoretically design chaotic random numbers with various auto-correlation properties based on one-dimensional chaotic maps. The chaos-based random numbers are applied to Monte-Carlo integration, machine learning, steganography, visible-light CDMA communication, and stochastic computing, which utilize randomness. It has been shown that chaos-based random numbers with appropriate auto-correlation properties can enhance the performance of these applications.

Free Research Field

非線形理論、情報通信

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

乱数（ランダム性）は、様々な技術で利用されているが、どのような性質の乱数が有効であるかの議論はあまりなされてこなかった。本研究では、まず一次元非線形写像のカオス理論に基づいて様々な自己相関特性をもつ乱数の生成が可能であることを示した。そして、このカオス理論に基づいた乱数の自己相関特性の「可制御性」を利用して、様々な特性の乱数をいくつかのランダム技術へ応用し、適切な自己相関の選択によって性能向上が可能であることが示された。今後、さらなる性能向上や他の技術への応用などが期待できる。