本项目研究时空斑图和时空混沌的性质,转化,控制与同步;以及可能的应用。时空斑图的研究重点以螺旋波为对象,研究螺旋波的形成与发展,以及由于螺旋波破碎导致向时空混沌的转换。时空混沌的研究重点分析由于同步和退同步化导致时空混沌维数变化以及相关的分岔行为和普适性。时空斑图与时空混沌的控制将研究利用局域共振驱动在时空混沌中激发出相干的模式运动,并利用有序运动的传播达到全局控制。本项目还研究时空混沌的应用-时空混沌加密通信。利用时空混沌的高维性和复杂性达到通信的高保密度,并利用时空混沌大量的混沌单元并行加密操作提高加密速度,争取实现同时具有高保密性,高效率和高的抗信道噪声的新加密系统。理论研究将与化学反应实验和电子通信实验相结合。通过上述研究力图加深对时空斑图和时空混沌动力学的认识,发现高效率的控制方法,以及在控制与同步的实际应用方面取得进展。
由于内容丰富及在交叉学科中广泛应用,时空斑图和时空混沌动力学的研究是当前非线性科学的最主要热点之一。本项目对时空斑图,时空混沌的行为、转换以及控制与可能应用进行了研究。特别在利用时空同步构造安全性强、效率高的加密和电子签名认证系统(Hash函数);在BZ化学反应实验中揭示在斑图转换出现的阶梯和波的成组现象;发现混沌时空系统中会形成时间混沌而空间有丰富对称性的有序结构,并发现这种空间结构源于系统中不同空间单元混沌同步的自组织行为;提出用周期驱动(pacemaker)与固定电场相结合的方法来控制可激发介质中的螺旋波及缺陷湍流,并建议用这种方法来提高控制心律不齐和心颤的效率;研究非线性负波介质的特殊性质,发现一种界面选择的新型的波。这种波可以在两个完全不同参数的介质均匀传播,其频率和波长可以精确相等。所有以上成果以一系列的论文形式发表在国内外刊物上,其中5篇在Phys.Rev.Lett上。