Ученые доказали существование таинственного срытого фактора — аттрактора, который выводит системы из равновесия в непредсказуемый хаотический режим, сообщает пресс-служба РНФ.

Российские ученые вместе с зарубежными коллегами впервые продемонстрировали прямые доказательства существования скрытого хаотического аттрактора. Этот объект способен выводить из состояния равновесия различные системы, делая их поведение непредсказуемым. Результаты работы опубликованы в журнале Nonlinear Dynamics. Развиваемая в ней теория скрытых колебаний имеет весьма практическое приложение во во многих областях жизни. Она, к примеру, позволит создать более эффективные и безопасные способы управления разнообразными инженерными механизмами, например турбинами ГЭС, а также предсказывать природные и техногенные катастрофы.

В результате работы различных систем могут возникать в достаточно широком диапазоне колебания, которые принято называть устойчивыми — чем дольше они происходят, тем с большей вероятностью оказываются в некотором диапазоне, то есть стремятся к определенному режиму — аттрактору. Такие автоколебания легко обнаружить в экспериментах и можно достаточно точно описать математически, а их поведение более-менее предсказуемо.

Однако иногда состояние системы оказывается в поле действия некоего скрытого фактора — хаотического аттрактора, не связанного с состояниями равновесия и не очень понятно откуда появившегося. Это приводит к поведению непредсказуемому настолько, что сложно предугадать последствия даже мельчайших воздействий извне. Эта математическая проблема приобретает совершенно новые масштабы, когда дело доходит до управления турбинами на ГЭС или АЭС, до управления сложными летательными аппаратами, до прогнозирования народных волнений и опасных природных явлений.

В начале 60-х годов прошлого века математики Эдвард Лоренц и Ёсисукэ Уэда впервые обнаружили хаотический аттрактор при численном моделировании реального физического процесса. Позднее американский инженер Леон Чуа продемонстрировал (уже в эксперименте) свидетельства хаотического поведения в простейшей электрической цепи на экране осциллографа. В 2009 году Николай Кузнецов теоретически обосновал существование скрытых хаотических аттракторов, а также предложил новое разделение аттракторов на скрытые и самовозбуждающиеся.

В новой работе сотрудники ряда российских институтов вместе с иностранными коллегами разработали экспериментальную методику, с помощью которой поставили точку в вопросе существования скрытых аттракторов в реальном радиофизическом эксперименте.

«Эта работа продолжает развитие теории скрытых колебаний, которая открыла ряд принципиально новых возможностей определения границ устойчивости и выявления нежелательных колебаний для предотвращения техногенных катастроф. В дальнейшем мы планируем развивать методы теории скрытых колебаний и применить их при управлении современными навигационными системами, системами энергообеспечения электровозов и перспективных гибридных самолетов с электродвигателем», — рассказал руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Николай Кузнецов. Он является руководителем Ведущей школы Российской Федерации в области математики и механики, заведующим кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующим лабораторией информационно-управляющих систем ИПМаш РАН.