Control de sistemas caóticos

La Prof. Dra. Sabine Klapp es la portavoz del Centro de Investigación Colaborativa 910 sobre control de sistemas no lineales. También dirige la cátedra de Simulaciones por Computadora y Teoría de Fluidos Complejos en el Instituto de Física Teórica de la TU Berlín. (© TU Berlín/PR/Christian Kielmann) / La profesora Dra. Sabine Klapp es coordinadora del Centro de Investigación Colaborativa 910 sobre control de sistemas no lineales. También es jefa de la Cátedra de Simulaciones por Computadora y Teoría de Fluidos Complejos en la TU Berlín. (© TU Berlín/PR/Christian Kielmann)

La Prof. Dra. Sabine Klapp y Roland Aust se alegran de que el Centro de Investigación Colaborativa 910 sobre control de sistemas no lineales siga siendo financiado por otros cuatro años. La Prof. Dra. Sabine Klapp es la coordinadora del Centro de Investigación Colaborativa y dirige el Departamento de Simulaciones por Computadora y Teoría de Fluidos Complejos en el Instituto de Física Teórica de la TU Berlín. Roland Aust es el director general del Centro de Investigación Colaborativa. (© TU Berlín/PR/Christian Kielmann)

El éxito está completo. Por tercera vez, la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) aprueba la financiación del área de investigación especial (SFB) 910 para el control de sistemas no lineales en la TU Berlín. La portavoz del área de investigación especial es la Prof. Dra. Sabine Klapp. Ella dirige el departamento de Simulaciones por Ordenador y Teoría de Fluidos Complejos en el Instituto de Física Teórica de la TU Berlín. Durante los próximos cuatro años, las investigaciones serán financiadas con más de ocho millones de euros. Con esto, la suma total que apoya el área de investigación especial durante doce años será de más de 20 millones de euros.

Bajo el título «Control de sistemas no lineales autoorganizados: métodos teóricos y conceptos de aplicación», se investigarán estrategias y métodos de control innovadores. Una novedad dentro del área de investigación especial es, entre otras cosas, la creación de un colegio de doctorado integrado.

Enfoques temáticos y objetivos

El área de investigación especial 910 se ocupa de sistemas dinámicos disipativos y no lineales alejados del equilibrio térmico. Tales sistemas son muy comunes en física, química y biología. Entre ellos se incluyen, por ejemplo, sistemas cuánticos abiertos, fluidos en movimiento y tejidos cardíacos pulsantes. Una característica distintiva de estos sistemas es la autoorganización, es decir, la formación espontánea de estructuras temporales, espaciales o espacio-temporales. El objetivo del área de investigación es generar y controlar de manera específica estas estructuras disipativas autoorganizadas, por ejemplo, para optimizar ciertas propiedades de los materiales.

En el marco de una colaboración interdisciplinaria entre matemáticos aplicados, físicos teóricos y neuroinformáticos, se desarrollarán nuevos conceptos y métodos de control y se modelará su aplicación en sistemas innovadores seleccionados. Estos sistemas van desde la materia condensada dura hasta sistemas biológicos y abarcan escalas espaciales desde nanómetros hasta micrómetros y milímetros. Se combinarán diversos conceptos de control de la dinámica no lineal y del control del caos, de la teoría clásica de control y optimización, y del control cuántico. Un método central del área de investigación especial 910, fundada en 2011 por el Prof. Dr. Dr. h.c. Eckehard Schöll, son los bucles de retroalimentación para estabilizar estados inestables. Un ejemplo de esto es el control por retroalimentación retardada, que ya se aplicó con éxito en los dos primeros períodos de financiación del área en nuevos sistemas. Los enfoques de control en el tercer período de financiación incluyen el control de la dinámica en estructuras cuánticas de nanómetro, en sistemas topológicos de información cuántica, en fluidos complejos y activos en desequilibrio, y en medios excitables como tejidos cardíacos y redes cerebrales macroscópicas.

Estructura del área de investigación especial

El área de investigación especial se divide en dos áreas de proyecto: métodos teóricos (A) y conceptos de aplicación (B), con un total de 16 subproyectos científicos. El área de métodos teóricos se ocupa de investigaciones fundamentales y teóricas sobre sistemas no lineales autoorganizados. Gracias a su composición interdisciplinaria, reúne experiencia en física teórica y matemáticas. El objetivo es una comprensión fundamental del control exitoso de procesos autoorganizados. El área de conceptos de aplicación se centra en aplicar los principios de control desarrollados en el área A a sistemas modelo innovadores seleccionados. Los sistemas modelo que se investigan provienen de física, química y biología. Se estudia y desarrolla el control de sistemas cuánticos excitados, materia coloidal, fluidos complejos, tejidos cardíacos, redes cerebrales, láseres u osciladores caóticos. La dinámica en estos sistemas abarca una amplia gama de fenómenos no lineales en diferentes escalas espaciales y temporales, que pueden ser influenciados de manera específica mediante diversas estrategias de control.

Los subproyectos científicos en el tercer período de financiación serán acompañados por un colegio de doctorado integrado «Diseño y control de sistemas complejos», dirigido por el Prof. Dr. Holger Stark, el Dr. Alexander Carmele (ambos de la TU Berlín) y el Prof. Dr. Alexander Mielke del Instituto Weierstraß para Análisis Aplicado y Estocástica (WIAS).

Financiación de la juventud científica

Una preocupación especial del SFB es el apoyo a la juventud científica, así como medidas específicas para la igualdad de oportunidades entre científicas y científicos, y para conciliar ciencia y familia. Para ello, el área de investigación especial planea medidas de apoyo tanto para estudiantes de grado y máster como para doctorandas, doctores y postdoctorandos.

Medidas como un apoyo financiero separado para proyectos de jóvenes ya se han implementado durante los dos primeros períodos de financiación y ahora ofrecen nuevas oportunidades para la juventud científica. A través de programas de mentoría, se intenta atraer y promover activamente a las mujeres en las ciencias naturales. Las jóvenes científicas y científicos son integrados desde etapas tempranas en cooperaciones internacionales con grupos de investigación líderes en todo el mundo mediante programas de intercambio y colaboración. El nuevo colegio de doctorado integrado ofrece a las doctorandas y doctorandos y becarios del área de investigación especial un programa de doctorado estructurado para proporcionar las mejores condiciones posibles para un inicio exitoso en la carrera científica.

Socios de cooperación de la TU Berlín (universidad coordinadora)

- Freie Universität Berlin,
- Instituto Weierstraß para Análisis Aplicado y Estocástica (WIAS),
- Instituto Federal de Física Técnica,
- Universidad Estatal de Saratov (Rusia)

Para más información, no dude en contactarnos:

Prof. Dr. Sabine Klapp
TU Berlín
Departamento de Simulaciones por Ordenador y Teoría de Fluidos Complejos &
Área de investigación especial 910
Tel.: 030/314-23763
Correo electrónico: klapp@physik.tu-berlin.de