大規模カオスネットワークにみられる時空カオス現象の解明と制御に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15760267
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 西尾 芳文 徳島大学, 工学部, 助教授 (80253227)
• キーワード: カオス / 非線形回路 / 時空カオス / 複雑系 / カオス同期 / 結合発振器 / クラスタリング

研究概要

本研究では、多数のカオス発生回路を結合したネットワークを実際に作成し、回路実験、数値実験を通して発生する時空カオス現象を分類し、その生成メカニズムを解明し、さらにその制御方法を確立することを目的としている。初年度である本年度は、非線形発振回路を様々な方法で結合したネットワークを試作し、発生する複雑な非線形現象の詳細な調査を行った。
主たる結果は以下の通りである。
1.一次元状に結合した非線形発振器ネットワークに見られる位相の伝播現象
非線形性の強い発振器を一次元状に結合したネットワークを作成し、各発振器間の位相状態がどのように変化するかを調査した。特に、これらのネットワークを星状に結合した大規模ネットワークを作成し、ネットワーク上を相差が伝播する様子を明らかにした。
2.ニューラルネットワークへのカオス注入による影響の調査
大規模非線形ネットワークであるホップフィールドニューラルネットワークの各ニューロンに、カオスを注入したときのネットワークの性能について調査した。二次割り当て問題を解くために設計されたニューラルネットワークは、カオスを注入することで、より効率的に解空間を探索できることを明らかにした。
3.結合カオス回路の信号入力応答の調査
複数のカオス回路を結合した系に、正弦波信号や矩形波信号、多数の異なる周波数成分からなる多重信号などを注入したときの応答の調査を行った。適当なパラメータを設定することにより、特定の周波数帯域の信号にだけ応答するネットワークの構築が可能であることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] Masayuki YAMAUCHI: "Phase-Waves in a Ladder of Oscillators"IEICE Transactions on Fundamentals. E86-A, 4. 891-899 (2003)
• [文献書誌] Masayuki YAMAUCHI: "Analysis of Phase-Inversion Waves in Coupled Oscillators Synchronizing at In-and-Anti-Phase"IEICE Transactions on Fundamentals. E86-A, 7. 1799-1806 (2003)
• [文献書誌] Yoko UWATE: "Markov Chain Modeling of Intermittency Chaos and its Application to Hopfield NN"IEICE Transactions on Fundamentals. E87-A, 4. 774-779 (2004)
• [文献書誌] Zonghuang YANG: "Generation of Various Types of Spatio-Temporal Phenomena in Two-Layer Cellular Neural Networks"IEICE Transactions on Fundamentals. E87-A, 4. 864-871 (2004)
• [文献書誌] Yoko UWATE: "Performance of Chaos and Burst Noises Injected to the Hopfield NN for Quadratic Assignment Problems"IEICE Transactions on Fundamentals. E87-A, 4. 937-943 (2004)
• [文献書誌] Tomoya HAYASHI: "Response of Coupled Chaotic Circuits to Various Type Signals"Proceedings of RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing. 273-276 (2004)