Саратовские ученые открыли пользу шума

Так, исследование, проведенное в Саратовском государственном университете (СГУ), выявило интересный факт: шум, представляющий собой случайные колебания, может положительно влиять на работу таких сложных систем, как транспортные, компьютерные и нейронные сети. Это открытие, сделанное 13 февраля, может значительно продвинуть нас в изучении функционирования человеческого мозга и в разработке более эффективных алгоритмов для искусственного интеллекта (ИИ), как сообщили РИА Новости в пресс-службе Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

Традиционно шум воспринимается как помеха, вызывающая ошибки в различных областях, от связи до вычислительных процессов. Однако результаты нового исследования показывают, что шум может выполнять конструктивную функцию, способствуя улучшению работы систем. Профессор кафедры радиофизики и нелинейной динамики СГУ, Татьяна Вадивасова, отметила, что это открытие меняет наше восприятие роли случайных колебаний, открывая новые горизонты для применения в науке и технике.

Таким образом, шум, который ранее считался исключительно негативным фактором, теперь рассматривается как потенциальный инструмент для оптимизации работы сложных систем. Это может привести к значительным прорывам в области нейробиологии и разработки ИИ, что, в свою очередь, открывает новые возможности для научных исследований и практических приложений. В будущем мы можем ожидать, что использование шума в различных технологиях станет нормой, что позволит создать более адаптивные и устойчивые системы, способные эффективно функционировать в условиях неопределенности.

Изучение физиками СГУ влияния случайных колебаний в связях между элементами многослойной системы на синхронное поведение различных слоев (подсистем) привело к открытию возможности управления поведением системы путем контроля над интенсивностью и частотой шума. Это открытие имеет важное значение для различных научных областей, включая исследования биологических нейронных сетей. В мозге шум, порождаемый случайными электрическими импульсами, может играть ключевую роль в организации активности нейронов и формировании упорядоченной деятельности.

Синхронное поведение между разными слоями многослойных систем может быть достигнуто путем изменения параметров шума, что позволяет увеличить согласованность системы и управлять ее функционированием. Этот результат открывает новые перспективы для исследований в области комплексных систем и их поведения при воздействии случайных факторов.

Интерес физиков к влиянию случайных колебаний на системы выходит за рамки фундаментальных исследований и находит применение в практических областях, таких как моделирование биологических процессов и разработка новых методов управления сложными системами.

Эксперты считают, что результаты исследования окажутся ценными для разработки более эффективных моделей, имитирующих активность биологических нейронных сетей. Эти модели могут найти применение в области искусственного интеллекта, что открывает новые перспективы для развития технологий и науки.

Кроме того, ученые планируют продолжить изучение эффектов шума в моделях, наиболее приближенных к реальным системам. Особое внимание будет уделено воздействию различных типов шума на модели с непрерывным временем. Это позволит более глубоко понять влияние шума на поведение сложных систем в реальных условиях.

"Важно исследовать более реалистичные модели ансамблей и сетей, чтобы получить более точные представления о функционировании биологических систем и их влиянии на искусственный интеллект", - отмечают ученые. В конечном итоге, это позволит создавать более точные и эффективные алгоритмы и модели, способствуя прогрессу в области науки и технологий.

Исследование, проведенное на кафедре радиофизики и нелинейной динамики СГУ под руководством Галины Стрелковой, требует подтверждения эффектов, выявленных в рамках работы, их применимости к системам с различными характеристиками шума, непрерывно действующего во времени. Это подчеркивает важность дальнейших исследований в данной области.

Ученые, сотрудничающие с Минобрнауки РФ, планируют расширить анализ, включив в него изучение воздействия гауссова белого и цветного шума, а также негауссовых процессов, которые могут быть характерны для реальных систем. Это позволит более полно охватить спектр возможных воздействий шума на исследуемые объекты и процессы.

Важно отметить, что результаты этих исследований могут иметь практическое применение в различных областях, где важно учитывать влияние шума на работу систем и процессов. Расширение спектра анализа шумовых воздействий позволит более точно прогнозировать и контролировать их воздействие на объекты исследования.

В недавнем выпуске журнала Physica D: Nonlinear Phenomena были опубликованы результаты значительного исследования, посвященного коллективной динамике связанных ансамблей нелинейных осцилляторов. Эта работа охватывает такие важные аспекты, как влияние топологии и характера связей, неоднородности, а также воздействие внешних шумовых и регулярных возмущений на динамические системы. Исследование выполнено в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) №20-12-00119 и является частью федеральной программы "Приоритет 2030", направленной на развитие науки и технологий в России.

Данная тема имеет большое значение, поскольку коллективные динамические явления наблюдаются во множестве природных и технических систем, от биологических популяций до сетей связи. Понимание того, как различные факторы влияют на поведение таких систем, может привести к новым открытиям и улучшению существующих технологий.

Исследование было проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, что подчеркивает его актуальность и важность для научного сообщества. В будущем планируется продолжение работы в этой области, что позволит углубить наши знания о нелинейных динамических системах и их взаимодействиях.

Источник и фото - ria.ru