| 講演名 | 2011-06-30 ダフィング方程式に基づく電子回路向けカオスダイナミクスとアナログ電子回路によるカオス共鳴実験 石村 憲意, 浅井 哲也, 本村 真人, |
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| 抄録(和) | 確率共鳴は雑音を有効に利用した現象のひとつとして挙げられる.確率共鳴の観測には,二重井戸型ポテンシャルの系に,その二重井戸間にある閾を超えない程度の微弱信号と適度な雑音を加える必要がある.一方で,カオス共鳴が近年注目されている.この現象は,二重井戸型ポテンシャルのカオス系に,確率共鳴と同様に閾を超えない程度の微弱信号を入力することで観測出来る.カオス共鳴は,確率共鳴における外部雑音源を,カオスシステムが有する揺らぎが担っている.つまり,外部雑音源を用意する必要なく,カオスを有する系のパラメータを調整する事で,確率共鳴と同等に動作する事が出来る.本研究では,カオス共鳴を観測する回路を実装する為に,二重井戸型のカオス系であるダフィング方程式を特性を保持したまま近似した.次に,近似した擬似ダフィング方程式を用いて,回路シミュレーションおよび個別部品回路で実装を行い,カオス共鳴が生じている事を確認した.そして,個別部品回路ではカオス共鳴が起きている範囲においてSNRを算出した. |
| 抄録(英) | Stochastic resonance (SR) is one of the phenomena where dynamic noises are effectively used to induce state transition in a double-well potential system with subthreshold driving forces. The noises are given to the system as an additional force, which results in the requirement of extra noise sources. Recently, a phenomenon called "chaotic resonance" (CR) has been spotlighted in the literature. CR can be observed in chaotic systems which have i) multiple strange attractors and ii) ability to accept external forces to cause transitions between the attractors. In such chaotic systems, chaotic fluctuation, instead of noises in SR systems, could effectively be used to cause the attractor transition, which may result in CR under certain parameter conditions; i.e., CR systems do not require any external noise source, unlike traditional SR systems. In this report, we employed the Duffing system as a possible candidate of CR systems. To demonstrate CR on electronic analog circuits, we introduce a modified Duffing system which is described by dynamics of harmonic oscillators with a nonlinear transition function. We then implement the modified Duffing system, and conduct the SPICE simulations as well as the experiments by using discrete MOS devices. The circuit was driven by a sinusoidal voltage source as a subthreshold driving force, and the frequency was swept to control the oscillation modes (chaotic or periodic). In a certain range of the frequency, we observed chaotic transition between two operational regions, whereas no transition between the operational regions was observed in the other frequency range, which indicated that chaotic fluctuation certainly assisted the state transition. |
| キーワード(和) | カオス共鳴 / ダフィング方程式 / ゆらぎ |
| キーワード(英) | chaotic resonance / Duffing equation / fluctuation |
| 資料番号 | NLP2011-25 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NLP |
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| 開催期間 | 2011/6/23(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
| 委員長氏名（英） | |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Nonlinear Problems (NLP) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ダフィング方程式に基づく電子回路向けカオスダイナミクスとアナログ電子回路によるカオス共鳴実験 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Circuit-Oriented Chaos Dynamics based on the Duffing Equation and Experiments of Chaotic Resonance with Analog Electronic Circuits |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | カオス共鳴 / chaotic resonance |
| キーワード(2)（和/英） | ダフィング方程式 / Duffing equation |
| キーワード(3)（和/英） | ゆらぎ / fluctuation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 石村 憲意 / Kazuyoshi ISHIMURA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 北海道大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 浅井 哲也 / Tetsuya ASAI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 北海道大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 本村 真人 / Masato MOTOMURA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 北海道大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University |
| 発表年月日 | 2011-06-30 |
| 資料番号 | NLP2011-25 |
| 巻番号（vol） | vol.111 |
| 号番号（no） | 106 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |