Ajankohtaista

Väitös: 16.12.2017 Nataliya Stankevich (Informaatioteknologian tiedekunta, tietotekniikka)

Alkamisaika: lauantai 16. joulukuuta 2017, 12.00

Päättymisaika: lauantai 16. joulukuuta 2017, 15.00

Paikka: Mattilanniemi, Agora Alfa

Nataliya Stankevichin tietotekniikan väitöskirjan "Hidden and self-excited attractors in radiophysical and biophysical models" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Anton Shiriaev (Norjan teknis-luonnontieteellinen yliopisto) ja kustoksena professori Pekka Neittaanmäki (Jyväskylän yliopisto).

NataliyaStankevich.jpg
Nataliya Stankevich
Nataliya Stankevichin tietotekniikan väitöskirjan "Hidden and self-excited attractors in radiophysical and biophysical models" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Anton Shiriaev (Norjan teknis-luonnontieteellinen yliopisto) ja kustoksena professori Pekka Neittaanmäki (Jyväskylän yliopisto).

Väitöstyö tutkii piilevän ja itseherätteisen kaaoksen syntymistä erilaisissa radiofysiikan ja biofysiikan sovelluksissa. Tutkielma käsittelee radiofysikaalisten generaattorien piirteitä, joita voidaan käyttää dynaamiseen kaaokseen perustuvan systeemien turvalliseen viestintään. Kahden kytketyn, Chuan piirien avulla mallinnetun, kaoottisen generaattorin synkronisointia tarkastellaan tapauksessa, jossa järjestelmän toiminta-alueet sisältävät sekä piilotettuja että itseherätteisiä attraktoreita.

- Tutkimuksessa osoitetaan, että piilotetut attraktorit on tietyin ehdoin mahdollista desynkronoida tavalla, joka voi mahdollistaa turvallisen kommunikaation osajärjestelmien välissä, Stankevich kertoo.

Lisäksi työssä esitellään vaihtoehtoisia itseherätteisiä kaaos-generaattoreita, joilla dynaaminen kaaos on stabiili parametrien muutoksille ja alkuehdoille.

Biofysiikan osuudessa esitetään modifikaatio yksinkertaistettuun, Hodgkin-Huxley, beta-solumalliin. Muokatussa solumallissa niin sanotut hiljaiset alueet ja kaoottiset alueet voivat esiintyä samanaikaisesti. Biofysikaalisesti tämä kaksoisstabiilisuuden mahdollistava mekanismi perustuu jänniteriippuvaan kaliumvuohon, joka aktivoituu epästabiilin tasapainopisteen ympärille. Matemaattisesti kaksoisstabiiliuden mekanismi yhdistyy epästabiilin syklin syntymiseen sub-kriittisessä Hopf-bifurkaatiossa attraktorin sisällä. Piilotettujen attraktorien näkökulmasta, kaootista aluetta ei voida yhdistää epästabiiliin tasapainopisteeseen.

- Laadullisesti mallia voidaan käyttää kuvaamaan solujen tilan patologista muutosta, kuten esimerkiksi terveen solun muuttumista syöpäsoluksi, Stankevich esittää.

Lisätietoja:

Nataliya Stankevich, stankevichnv@mail.ru

Viestintäpäällikkö Liisa Harjula, 040 8054403, viestinta@jyu.fi

Teos on julkaistu sarjassa Jyväskylä Studies in Computing, 273. Pysyvä linkki julkaisuun http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7294-3.

Abstract

One of the central tasks of investigation of dynamical systems is the problem of analysis of the steady (limiting) behavior of the system after the completion of transient processes, i.e., the problem of localization and analysis of attractors (bounded sets of states of the system to which the system tends after transient processes from close initial states). Transition of the system with initial conditions from the vicinity of stationary state to an attractor corresponds to the case of a self-excited attractor. However, there exist attractors of another type: hidden attractors are attractors with the basin of attraction which does not have intersection with a small neighborhoods of any equilibrium points. Classification"hidden vs self-excited" attractors was introduced by Leonov and Kuznetsov.

Discovery of the hidden chaotic attractor has shown the need for further study of the scenarios concerned with the appearance and properties of hidden attractors, since the appearance of such attractors in the system can lead to a qualitative change in the dynamics of the system. In the present work two directions have been chosen, for which the possibility of the appearance of hidden attractors can be critical: radiophysics and biophysics. The features of radiophysical generators which can be used for systems of secure communication based on the dynamical chaos are considered in detail. Using the Chua circuit as an example, we investigate the problem of synchronization between two coupled generators in case when the observed regimes are represented by hidden and self-excited attractors. This example shows that in case of hidden attractors under certain initial conditions desynchronization of the coupled subsystems is possible, and the system of secure communication becomes inoperative. Alternative new radiophysical generators with self-excited attractors are also proposed. In such generators, the dynamical chaos is stable to the variation of parameters, initial conditions. In the context of the biophysics problems, a simplified model describing the dynamics of beta-cells based on the Hodgkin-Huxley formalism is presented. It has a typical for such systems bursting attractor which became hidden. This model can be used for the description of various pathological states of cells formation.

Lisätietoja

Nataliya Stankevich
stankevichnv@mail.ru
kuuluu seuraaviin kategorioihin: