信息学院潘炜教授课题组在复杂网络同步机制研究中取得突破性进展

来源:信息科学与技术学院  作者:廖凡  日期:2017-03-13  点击数:1113

近日,信息科学与技术学院博士研究生张力月(导师:潘炜教授)在复杂网络同步机制的研究中取得突破性进展,相关成果 “Incoherence-mediated Remote Synchronization” 以第一作者身份发表在国际权威学术期刊Physical Review LettersPRL),西南交通大学为第一署名单位,美国西北大学Adilson E. Motter教授等为合作教授。研究成果得到同行专家的高度评价:作者创新性的将远程同步拓展到普适复杂网络模型中呈现了一系列引人关注的研究结果、成果具有原创性提出将隐匿的网络对称性纳入到同步机制框架,对人们理解混沌远程同步的产生机理、认识神经动力学行为中神经元间信息的传输机制具有重要指导意义

非相干介导远程同步的网络拓扑结构及集群同步的混沌动力学特性

在传统的复杂网络同步机制研究领域,研究人员发现存在一类特殊的同步现象即远程同步。在这类同步机制下,远端节点之间即使不直接通过链路耦合也能实现同步,其中间集群之间仍存在传统意义的普通同步或者延迟同步现象。目前,发现特殊同步机制并解释其物理机理是问题的关键。论文发现复杂网络中存在一类全新的远程同步机制,其内部耦合节点之间在物理统计和信息论意义下均呈现出明显的非相干特性,即非相干介导远程同步(Incoherence-mediated Remote SynchronizationIMRS),且该同步机制对系统参数及噪声具有较强的鲁棒性。系统地研究了复杂网络拓扑结构的同步机制,证明了在光-电网络(离散系统)和洛伦兹网络(连续系统)两类不同的系统中均可实现IMRS;发现网络拓扑的物理镜像对称是IMRS的起源,给出了生成这一特殊现象的物理范式,结合实际情况研究了系统的抗噪性能和稳定特性;提出将此类同步现象与人类大脑中的信息传输模式相关联,推断这种镜像对称性可能普遍根植于大脑的突触连接结构中。研究成果揭示了复杂网络中拓扑对称性对同步现象的重要影响,从新的视角研究了复杂网络同步现象物理机制,为神经网络信息处理、网络密钥分发和保密通信等应用领域提供了新的解决方案。该研究成果得到国家自然科学基金委(No. 61274042),国家留学基金委公派项目,以及西南交通大学2013年博士生创新基金的资助。

信息科学与技术学院信息光子与通信研究中心在潘炜教授、闫连山教授和罗斌教授等老师的带领下,在光通信与光传感、微波光子学等领域取得了系列重要研究成果。研究中心一直秉承博士研究生培养模式的学科前沿性和国际化,开展具有挑战性的科学研究。仅在激光混沌通信系统理论、同步机理和关键技术研究方向,研究成果发表在Phys. Rev. Lett.Phys. Rev. EOpt. Lett.Opt. ExpressIEEE 系列和OSA系列等重要刊物,被Rev. Mod. Phys为代表的著名刊物作者多次正面引用。已为国家输送了一批优秀的青年学者,其中3人次曾获得全国百篇优秀博士论文提名,以及国家青年千人计划入选者苏州大学李孝峰教授,电子科技大学引进人才张伟利教授和江宁副教授,国家首批博士后创新人才支持计划获得者西安电子科技大学项水英副教授,教育部新世纪人才、德国洪堡学者邹喜华教授,获欧盟项目资助赴英国做博士后的李念强博士、张力月等,他们先后赴英国帝国理工学院、新加坡南洋理工大学、加拿大渥太华大学、美国西北大学、佐治亚理工大学等机构联合培养。

附注:Physical Review Letters》是美国物理学会创办的旗舰刊物,为国际物理及相关领域久负盛名、最具权威的学术刊物,该刊的宗旨是发表推动物理学的发展、最具原创性的重要学术成果