پویایی هماهنگ‌شده‌ی سامانه‌های پیچیده ۲۰۰۸
The Synchronized Dynamics of Complex Systems 2008

ریشه لغوی واژه همگام‌سازی، یک ریشه یونانی به معنای “به اشتراک گذاشتن زمان مشترک” است. معنای اصلی همگام‌سازی در کاربرد محاوره‌ای این واژه، به معنای توافق یا همبستگی زمانی بین فرایندهای مختلف، تا به امروز حفظ شده است. از نظر تاریخی، تحلیل پدیده‌های همگام‌سازی در تکامل سیستم‌های دینامیکی، از همان اوایل علم فیزیک، موضوع تحقیقات فعال بوده است. اخیراً، جستجو برای همگام‌سازی به سیستم‌های آشوبناک نیز کشیده شده است. در این چارچوب اخیر، ظهور پویایی جمعی (همگام‌شده) به‌طور کلی بدیهی نیست. در واقع، یک سیستم دینامیکی زمانی آشوبناک نامیده می‌شود که تکامل آن به شدت به شرایط اولیه بستگی داشته باشد. مطلب فوق بدان معناست که دو مسیر که از دو شرط اولیه نزدیک به هم منشعب می‌شوند، به صورت نمایی در طول زمان از یکدیگر جدا می‌شوند. در نتیجه، سیستم‌های آشوبناک ذاتاً همگام‌سازی را به چالش می‌کشند، زیرا حتی دو سیستم یکسان که از شرایط اولیه کمی متفاوت شروع می‌کنند، به صورت ناهمگام با گذشت زمان تکامل می‌یابند (تفاوت در حالت‌های سیستم‌ها به صورت نمایی رشد می‌کند). این یک مشکل عملی مهم است، زیرا شرایط اولیه تجربی هرگز به طور کامل مشخص نیستند. بنابراین، تنظیم برخی رفتارهای جمعی (همگام‌شده) در سیستم‌های آشوبناک کوپل شده، از اهمیت و جذابیت زیادی برخوردار است. موضوع کتاب حاضر، خلاصه کردن اکتشافات اخیر در زمینه مطالعه همگام‌سازی در سیستم‌های آشوبناک کوپل شده است.

همیشه واژه همگام‌سازی، همان معنای محاوره‌ای را ندارد و لازم است که معنای همگامی در همه زمینه‌های خاصی که در آن ظهورش را توصیف خواهیم کرد، مشخص شود.

این کتاب، پدیده همگام‌سازی کامل را، هم برای موقعیت‌های کم‌بعدی و هم برای موقعیت‌های پر‌بعدی، توصیف می‌کند و کاربردهای احتمالی آن را در زمینه ارتباطات با آشوب نشان می‌دهد.

علاوه بر این، این کتاب مفاهیم همگام‌سازی فازی، همگام‌سازی با تأخیر، همگام‌سازی فازی ناقص و همگام‌سازی تعمیم‌یافته را خلاصه می‌کند و یک سناریوی انتقال کلی بین سلسله مراتبی از انواع مختلف همگام‌سازی برای نوسانگرهای آشوبناک را توصیف می‌کند.

این مفاهیم به مورد سیستم‌های از نظر ساختاری متفاوت، سیستم‌های جفت‌نشده که در معرض یک منبع خارجی مشترک قرار دارند، میدان‌های غیرخطی گسترش‌یافته فضایی و واحدهای دینامیکی که از طریق شبکه‌ای پیچیده از اتصالات به هم متصل هستند، تعمیم داده می‌شوند و بنابراین خلاصه‌ای از تمام موقعیت‌های ممکنی که در زندگی واقعی و در فناوری با آن‌ها مواجه می‌شویم، ارائه می‌دهد.

– زبانی فنی، اما نه تخصصی
– حدود 100 شکل گویا
– مروری کامل بر پدیده‌های همگام‌سازی
– بررسی ابزارها و تکنیک‌های اصلی مورد استفاده در این زمینه
– مثال‌ها و آزمایش‌های الگوواره‌ای که مفاهیم اساسی را نشان می‌دهند
– ارجاع کامل به انتشارات اصلی موجود در ادبیات این موضوع

The origin of the word synchronization is a greek root, meaning “to share the common time”. The original meaning of synchronization has been maintained up to now in the colloquial use of this word, as agreement or correlation in time of different processes. Historically, the analysis of synchronization phenomena in the evolution of dynamical systems has been a subject of active investigation since the earlier days of physics. Recently, the search for synchronization has moved to chaotic systems. In this latter framework, the appearance of collective (synchronized) dynamics is, in general, not trivial. Indeed, a dynamical system is called chaotic whenever its evolution sensitively depends on the initial conditions. The above said implies that two trajectories emerging from two different closeby initial conditions separate exponentially in the course of the time. As a result, chaotic systems intrinsically defy synchronization, because even two identical systems starting from slightly different initial conditions would evolve in time in a unsynchronized manner (the differences in the systems’ states would grow exponentially). This is a relevant practical problem, insofar as experimental initial conditions are never known perfectly. The setting of some collective (synchronized) behavior in coupled chaotic systems has therefore a great importance and interest.The subject of the present book is to summarize the recent discoveries involving the study of synchronization in coupled chaotic systems.Not always the word synchronization is taken as having the same colloquial meaning, and one needs to specify what synchrony means in all particular contexts in which we will describe its emergence.The book describes the complete synchronization phenomenon, both for low and for high dimensional situations, and illustrates possible applications in the field of communicating with chaos.Furthermore, the book summarizes the concepts of phase synchronization, lag synchronization, imperfect phase synchronization, and generalized synchronization, describing a general transition scenario between a hierarchy of different types of synchronization for chaotic oscillators.These concepts are extended to the case of structurally different systems, of uncoupled systems subjected to a common external source, of space extended nonlinearly evolving fields, and of dynamical units networking via a complex wiring of connections, giving thus a summary of all possible situations that are encountered in real life and in technology. – Technical, but not specialistic language – About 100 illustrative Figures – Full overview on synchronization phenomena – Review of the main tools and techniques used in the field – Paradigmatic examples and experiments illustrating the basic concepts – Full Reference to the main publications existing in the literature on the subject