Research on independent noise-induced chaotic synchronization in coupled oscillator systems

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K20360
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 61040:Soft computing-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology (2023); Hitotsubashi University (2019-2022)
• Principal Investigator: OKUMURA Keiji 東京工業大学, データサイエンス・AI全学教育機構, 特任准教授 (60710530)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: リズム / カオス / 同期現象 / ノイズ

Outline of Final Research Achievements

A solvable stochastic model of mean-field coupled oscillator systems is proposed and studied theoretically and numerically. As a result, we found that independent noise can indeed induce chaotic synchronization in coupled oscillator systems. To reconsider the definition of the synchronization state, we also extend the Ott-Antonsen hypothesis and consider a theory that describes a wider range of dynamical systems, in order to achieve a systematic understanding of noise-induced chaotic synchronization as a whole.

Free Research Field

非線形動力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カオス同期は，カオス的なリズムが不規則ながらも一致する現象のことである。カオス同期は，電子回路やニューロンなどで実現されており，情報処理や通信などの応用が期待されている。理論的には，非結合振動子系では共通ノイズによりカオス同期が誘起されることがわかっている。しかし，結合振動子系では，ノイズがカオス同期の度合いを「促進」することはあっても，「ノイズ誘起」カオス同期の報告はなかった。そのため，結合振動子系においてノイズ誘起カオス同期は存在するのかという疑問が残されていた。本課題により，この点が明らかとなり，カオス同期に関する体系的理解への足掛かりを得ることができた。