Προφίλ Εργαστηρίου
- Details
- Category: Uncategorised
- Published: Monday, 08 February 2016 11:45
- Written by Super User
- Hits: 1562
Αντικείμενο Εργαστηρίου:
Η μελέτη των πολύπλοκων συστημάτων (πολυπλοκότητα) είναι μια νέα επιστήμη που έχει προκύψει από την ανάγκη να κατανοήσουμε δύσκολα προβλήματα των φυσικών, μαθηματικών, βιολογικών, κοινωνικών και οικονομικών επιστημών. Τα τελευταία χρόνια, οι προσπάθειες να επιλυθούν τα προβλήματα αυτά οδήγησαν στην ανάπτυξη αναλυτικών και πειραματικών μη-γραμμικών μεθόδων, της θεωρίας του Χάους, της γεωμετρίας των Fractals κ.λ.π.
Η πολυπλοκότητα, ως έννοια, είναι βαθιά ριζωμένη στους θεμελιώδεις νόμους της Φυσικής. Αναφέρεται σε μια ακολουθία φαινομένων που παρατηρούνται σε συστήματα πολλών επιμέρους στοιχείων που βρίσκονται σε στενή αλληλεπίδραση, δηλαδή στη μεγάλη πλειονότητα των συστημάτων που συναντάμε στη φύση και στην καθημερινή μας εμπειρία. Η πολυπλοκότητα εκφράζεται μέσα από τη μη-γραμμικότητα, δηλαδή την απόκλιση από τη σχέση απλής αναλογίας μεταξύ δύο μεγεθών. Η εμφάνιση νέων καταστάσεων από τις παλιές συνοδεύεται από περιόδους αστάθειας. Στις καταστάσεις αυτές το σύστημα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο σε περιβαλλοντικές διαταράξεις και καταλήγει συχνά στην ιδιότυπη κατάσταση του «χάους». Η κατάσταση αυτή ενώ προκύπτει από την εφαρμογή των θεμελιωδών (και αιτιοκρατικού χαρακτήρα) νόμων της φύσης, εκδηλώνεται συγχρόνως κατά ένα τρόπο που συνήθως αποδίδει κανείς στην τυχαιότητα.
Αυτή η συνύπαρξη τάξης και αταξίας και η αιφνίδια μετάβαση από τη μία κατάσταση στην άλλη συμβολίζονται και κωδικοποιούνται κυρίως από τους χαοτικούς ελκυστές σε ένα πολυδιάστατο χώρο καταστάσεων, μεταβλητών δηλαδή, που περιέχει το κάθε σύστημα. Πάνω σε αυτούς τους χαοτικούς ελκυστές εκτυλίσσονται αδιάκοπα αμοιβαία (αλληλο) απωθούμενες τροχιές, κάθε μία από τις οποίες περιγράφει μια δυνατή αλληλουχία καταστάσεων, όπου μπορεί να βρεθεί διαδοχικά το σύστημα αυτό. Για τη μεγάλη πλειονότητα των συστημάτων, είναι αποδεδειγμένα αδύνατο να προσδιορίσουμε εκ των προτέρων όλες τις εξελικτικές διαδικασίες που μπορούν να εκτυλιχθούν: το μέλλον παραμένει ανοιχτό και ο δρόμος είναι γεμάτος από εκπλήξεις. Διαπιστώσεις του είδους αυτού μας οδηγούν στην επανεξέταση, από μια νέα σκοπιά, μιας σειράς μέχρι πριν από λίγο άλυτων προβλημάτων, που συνήθως αποτελούσαν κεντρικά αντικείμενα μελέτης τελείως ξεχωριστών επιστημών, όπως η πληροφορική, η βιολογία, η ιατρική, η οικονομία και η κοινωνιολογία. Σε εργαστηριακό επίπεδο το πιο πρόσφορο πεδίο μελέτης, ανάπτυξης και πειραματικής υλοποίησης των παραπάνω αντικειμένων είναι αυτό των μη-γραμμικών κυκλωμάτων και συστημάτων.
Ήδη στο τομέα διδασκαλίας, στο τμήμα Φυσικής, για περισσότερο από μια δεκαετία, πραγματοποιούνται σημαντικά μαθήματα επιλογής που καλύπτουν τα παραπάνω αντικείμενα. Επιπλέον, σε ερευνητικό επίπεδο, το διδακτικό-ερευνητικό προσωπικό που στελεχώνει το εργαστήριο έχει να επιδείξει έντονη δραστηριότητα, σε εθνικά και ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα μελέτης μη-γραμμικών συστημάτων και θεωρίας του χάους σε διάφορα επιστημονικά πεδία.
Ενδεικτικά αναφέρονται:
- Μελέτη μη-γραμμικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
- Γενικευμένα κυκλώματα Chua & κυκλώματα με memristors (υλοποίηση με emulators).
- Έλεγχος της συμπεριφοράς μη-γραμμικών κυκλωμάτων, τρόποι σύζευξης και συγχρονισμός αυτών.
- Εφαρμογή και χρήση μη-γραμμικών κυκλωμάτων - συστημάτων στην ανάλυση σημάτων και στην κρυπτογραφία.
- Επεξεργασία και μελέτη οικονομικών δεδομένων με τη χρήση μη-γραμμικών εργαλείων.
- Έλεγχος της συμπεριφοράς ρομποτικών συστημάτων με τη χρήση μη-γραμμικών μοντέλων.
Μελοντικές Κατευθύνσεις Εφαρμογής:
- Ιατρική (προσομοίωση συμπεριφοράς νευρωνικών δικτύων, μελέτη εγκεφαλικών και καρδιακών σημάτων, με τη χρησιμοποίηση μη-γραμμικών συστημάτων).
- Βιολογία - Κοινωνιολογία (μελέτη της μεταβολής πληθυσμών σε ευαίσθητες κοινωνικές και βιολογικές ομάδες).
- Οικονομία - Μετεωρολογία (μοντέλα για την πρόγνωση οικονομικών, μετεωρολογικών και κοινωνικών εξελίξεων).
Αναγκαιότητα -Σκοπιμότητα Εργαστηρίου:
Η έντονα διεπιστημονική προσέγγιση αποτελεί σήμερα μια από τις πιο ανοιχτές και δραστήριες κατευθυντήριες γραμμές, όπου θέματα θεμελιώδους φύσεως αναδύονται και συναντούν προβληματισμούς που αφορούν την καθημερινότητά. Σε αυτή τη κατεύθυνση η ίδρυση του ερευνητικού εργαστηρίου LaNSCom αποσκοπεί στην:
- Διεκπεραίωση ερευνητικών προγραμμάτων αξιοποιώντας τις υποδομές του εργαστηρίου και τη σχετική εξειδικευμένη εμπειρία.
- Καθοδήγηση και εποπτεία διδακτορικής έρευνας μεθοδολογικού, θεωρητικού, επιστημονικού και τεχνικού περιεχομένου στο πλαίσιο των μη-γραμμικών δυναμικών κυκλωμάτων και συστημάτων με πολυπλοκότητα.
- Δημιουργία ερευνητικής και τεχνολογικής υποδομής, προκειμένου να προσελκύσει μεταπτυχιακούς φοιτητές σε ερευνητικές δραστηριότητες.
- Προσέγγιση των νέων ερευνητικών δεδομένων και τη μεταφορά χρήσιμων συμπερασμάτων στην εκπαιδευτική διαδικασία.
- Βελτίωση του επιπέδου της παρερχόμενης γνώσης στους φοιτητές του Τμήματος, μέσω της ανάπτυξης νέων εκπαιδευτικών μεθόδων για τη διδασκαλία (θεωρητική - πειραματική) των Μη-Γραμμικών Κυκλωμάτων και Συστημάτων σε προπτυχιακό και μεταπτυχιακό επίπεδο.
- Διοργάνωση σεμιναρίων και συνεδρίων για τη συνεχή ενημέρωση και εκπαίδευση του διδακτικού - ερευνητικού προσωπικού και των φοιτητών.
- Δημοσίευση επιστημονικών άρθρων και βιβλίων.
- Συνεργασία με οργανισμούς της Τοπικής Αυτοδιοίκησης, Δήμους και Ερευνητικά Ινστιτούτα.
- Ανάληψη προγραμμάτων εκπαίδευσης με σκοπό τη σύνδεση της ύλης της Φυσικής με μη-γραμμικά φαινόμενα που παρατηρούνται στη φύση.
- Προαγωγή της ερευνητικής συνεργασίας στα πλαίσια του Τμήματος. Ανάπτυξη της συνεργασίας μεταξύ μελών του Τμήματος με συναφή ερευνητικά ενδιαφέροντα.
- Διεύρυνση της συνεργασίας του Τμήματος με άλλα Τμήματα των ΤΕΙ και των Πανεπιστημίων καθώς και με αναγνωρισμένα ερευνητικά ινστιτούτα.
- Συνεργασία με αντίστοιχα τμήματα πανεπιστημίων της Ευρώπης.
- Προσέλκυση του ενδιαφέροντος παραγωγικών μονάδων, για ερευνητική συνεργασία με αμοιβαίο όφελος.
