Биология и физика пронизаны универсальными явлениями, фундаментально основанными на нелинейной физике, и это вдохновило исследователей на работу.
В журнале Chaos от AIP Publishing группа описывает использование системы Росслера, системы трех нелинейных дифференциальных уравнений, в качестве строительного блока для центральных генераторов паттернов (CPG) для управления походкой роботизированного насекомого.

«Универсальная природа основных явлений позволила нам продемонстрировать, что передвижения можно достичь с помощью элементарных комбинаций систем Росслера, которые представляют собой краеугольный камень в истории хаотических систем», – сказал Людовико Минати из Токийского технологического института и Университета Тренто.
Явления, связанные с синхронизацией, позволяют группе создавать очень простые сети, которые генерируют сложные ритмические паттерны.
«Эти сети, CPG, являются основой передвижения на ногах повсюду в природе», – сказал он.

Исследователи начали с минималистичной сети, в которой каждый экземпляр связан с одной ногой. Изменить походку или создать новую можно, просто внося небольшие изменения в сцепление и связанные с ним задержки.
Другими словами, неравномерность может быть добавлена, если отдельные системы или всю сеть станут более хаотичными. Для нелинейных систем изменение выхода не пропорционально изменению входа.

Эта работа показывает, что система Росслера, помимо множества интересных и сложных свойств, «может также успешно использоваться в качестве субстрата для создания биоинспирированного контроллера передвижения для робота-насекомого», – сказал Минати.
Их контроллер построен с электроэнцефалограммой, чтобы обеспечить интерфейс мозг-компьютер.

«Нейроэлектрическая активность человека записывается, и нелинейные концепции фазовой синхронизации используются для извлечения паттерна», – сказал Минати. "Этот шаблон затем используется в качестве основы для влияния на динамику систем Росслера, которые создают шаблон ходьбы для робота-насекомого."
Исследователи дважды обращаются к фундаментальным идеям нелинейной динамики.

«Сначала мы используем их для декодирования биологической активности, а затем в противоположном направлении, чтобы генерировать биоинспирированную активность», – сказал он.
Ключевым результатом этой работы является то, что она «демонстрирует общность нелинейных динамических концепций, таких как способность системы Росслера, которая часто изучается в абстрактном сценарии», – сказал Минати, – «но используется здесь как основа для биологического генерирования. правдоподобные модели."