Los investigadores del IFISC (CSIC-UIB) publican en Physical Review Letters un estudio sobre el control mutuo de retroalimentación retardada en sistemas no idénticos
Imagina una bola rodando rápidamente, haciendo círculos exactamente sobre el borde de un vaso. ¿Lo has visto nunca? Esta imagen no es posible en la realidad porque la velocidad adecuada causaría que la bola cayese de la órbita, ya sea dentro o fuera del vaso. Podemos encontrar ejemplos de órbitas inestables en muchos sistemas dinámicos en la mecánica, la electrónica, la fotónica, la química, la biología y en otras disciplinas. A menuda, la órbita inestable es el comportamiento deseable de un sistema, y por lo tanto, requiere un método de control. Por ejemplo, nuestra manera de caminar se basa en órbitas inestables también, cuando desde un punto de vista estrictamente mecánico no tendríamos que ser capaces de hacerlo. Podemos porque intuitivamente aprendemos a equilibrar y estabilizar nuestros movimientos.
La teoría de sistemas dinámicos ya introdujo hace 25 años un método de control genuino para órbitas inestables en sistemas técnicos. El estado actual del sistema inestable se compara con su estado anterior, y la diferencia se retorna al sistema como una señal de retroalimentación. El método no es invasivo, lo que significa que la fuerza de control desaparece tan pronto como se consigue la órbita. Esta técnica se llama control de retroalimentación retardada y es ampliamente conocida por la comunidad científica. A lo largo de los años han aparecido muchas ampliaciones y mejoras del método original.
En una colaboración internacional con participación de los investigadores Thomas Jüngling e Ingo Fischer, del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos, IFISC (UIB-CSIC), y Wolfram Just (Queen Mary University, Londres) y Eckehard Schöll (Technische Universität, Berlín), el control de la retroalimentación retardada se ha transferido con éxito a partir de un sol sistema no lineal a una configuración de dos sistemas no idénticos. En este estudio, los dos sistemas dinámicos están acoplados de manera cruzada tal que la señal de un sistema, que en el esquema original serviría como retroalimentación, se alimenta en el otro sistema, y viceversa.
En la imagen de la bola, el nuevo método consta de dos vasos y diferentes bolas rodando a diferentes velocidades. El intercambio adecuado de información sobre la posición y velocidad de cada bola les permitiría mantener el equilibrio rondando por sus órbitas. Los autores de este estudio demuestra mediante consideraciones analíticas, simulaciones numéricas y también experimentos de circuitos electrónicos que este control es posible de una manera no invasiva en los sistemas reales.
Estos nuevos resultados suponen un paso importante hacia el control de los estados dinámicos en redes de oscilaciones acoplados, que desde las redes neuronales hasta las redes eléctricas. Por otra parte, el control de las órbitas inestables no triviales es un tema fundamental y desafiador con un gran potencial para aplicaciones prácticas. La adaptación de tales aplicaciones de control e ingeniería de sistemas dinámicos con cierta funcionalidad puede contribuir, por ejemplo, al desarrollo de las nuevas tecnologías en informática, robótica y medicina.
Referencia bibliográfica
Thomas Jüngling, Ingo Fischer, Eckehard Schöll & Wolfram Just. «Synchronization of Heterogeneous Oscillators by Noninvasive Time-Delayed Cross Coupling». Physical Review Letters, 115, 194101 (3 de noviembre de 2015). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.194101
Fecha de publicación: Fri Nov 20 09:56:00 CET 2015