Введение

Как известно, хаотические процессы имеют некоторые отличительные черты, благодаря которым применение динамического хаоса для передачи информации имеет большие перспективы.

Первой особенностью является широкополосность. Хаотические сигналы непериодичны и обладают непрерывным спектром. Для многих типов хаотических сигналов этот спектр занимает весьма широкую полосу и, кроме того, вид спектральной характеристики можно задавать. В системах связи широкополосные сигналы используются для борьбы с искажениями в каналах распространения сигнала, в частности, с такими эффектами, как затухание сигнала в некоторой полосе частот или с узкополосными возмущениями. Таким образом, хаотические сигналы потенциально применимы для систем связи, использующих широкий диапазон частот.

Вторая отличительная особенность - сложность. Хаотические сигналы имеют сложную структуру и весьма нерегулярны. Один и тот же хаотический генератор может создавать совершенно разные процессы при весьма незначительном изменении начальных условий. Это значительно затрудняет определение структуры генератора и предсказание процесса на какое-нибудь длительное время. Сигналы сложной формы и непредсказуемого поведения являются классическими видами сигналов, используемых в криптографии, что дает еще одну возможность применения хаоса.

Кроме того, для хаотических сигналов характерна ортогональность. В силу нерегулярности хаотических сигналов, их автокорреляционная функция обычно весьма быстро затухает. Поэтому сигналы от нескольких генераторов вполне можно считать некоррелированными, ортогональными. Это свойство указывает на применимость хаотических сигналов для многопользовательских систем связи, в которых один и тот же диапазон частот используется несколькими пользователями одновременно.

Несомненным преимуществом систем, использующих динамический хаос, является их самосинхронизуемость.

В настоящее время изучение и исследование динамического хаоса открывают широкие возможности для практических применений, в частности, для синхронизации приёмника и передатчика, фильтрации шумов, восстановления информационных сигналов, кодирования и декодирования сообщений, модуляции и т.д. Стоит заметить, что при модуляции традиционного гармонического сигнала имеется всего три управляемых параметра, в то время как в случае хаотических колебаний даже небольшое изменение параметра даёт надёжно фиксируемое изменение характера колебаний. Кроме того, хаотические сигналы принципиально являются широкополосными. В системах связи широкая полоса частот несущих сигналов используется как для увеличения скорости передачи информации, так и для повышения устойчивости работы систем при наличии возмущений. Шумоподобность и самосинхронизируемость систем, основанных на хаосе, дают им потенциальные преимущества и над традиционными системами с расширением спектра, базирующимися на псевдослучайных последовательностях.

К настоящему времени предложены различные методы использования хаотических процессов для хранения и кодирования информации. Начинают развиваться принципиально новые системы обработки информации - хаотические процессоры [1]. Возможности таких процессоров продемонстрированы разработкой программного комплекса «Аssосiаtivе Mеmоrу fоr Рiсturеs», предназначенного для записи и извлечения изображений, а также систему управления факсимильными документами «FасsDаtаWizаrd». Развитием этой системы явился программный комплекс «Незабудка», защищенный патентами Российской Федерации и США. Задачей комплекса является поиск документов (с идентификацией места в документе) при запросах на естественном языке. Информация запоминается и хранится в виде траекторий дискретной хаотической системы. Соответствующее хаотическое отображение строится в процессе кодирования информации. При старте с произвольных начальных условий траектория после переходного процесса притягивается к одному из имеющихся циклов и воспроизводит соответствующую информацию.