Истраживач Центра за изучавање комплексних система Института за физику у Београду, др Игор Франовић, објавио је мини прегледни рад о промени режима у комплексним системима у децембарском броју часописа Chaos. Поред др Франовића, аутори рада су и др Себастијан Ејдам из RIKEN Центра за изучавање мозга у Јапану и др Денис Ероглу из Кадир Хас универзитета у Турској.
Промена режима (regime switching), према речима др Франовића, подразумева квалитативну промену динамике комплексног система услед промене услова у којима се систем налази. „Промена се може догодити услед деловања једног или симултаног деловања више фактора“, напомиње др Франовић и наводи пример климатских модела који често укључују брзу промену параметара и шум.
„Појам regime switching није ограничен на нагле и иреверзибилне прелазе, већ укључује и постепене реверзибилне процесе. Осим тога, не укључује само појединачне изоловане догађаје већ и секвенцијалне патерне активности“, каже др Франовић наводећи примере концепата који су уочени у еколошким и климатским системима, али и у теоријској неуронауци.
Феномен regime switching привлачи пажњу посебно због великих могућности примене, а истраживање се одвија на два нивоа. „Један ниво је напредак у математичким методама, пре свега егзактним редукционим приступима, а други ниво представљају data-driven приступи“, објашњава др Франовић. Када је реч о овом другом нивоу, др Франовић истиче да је недавно дошло до значајног напретка у model-free предвиђању критичних прелаза методама дубоког учења. „Досадашње методе су често биле оганичене самом класом појаве или класом система па су настајале методе које су прилагођене на пример само феноменима синхронизације или адаптиране на поједине климатске феномене. У последње две године појавиле су се технике које омогућавају универзалност примене и робусност на различите типове шумова“, каже др Франовић.
Како се у раду наводи, један од циљева контроле комплексних система је стабилизација њихове динамике. „Стабилизација динамике најчешће подразумева супресију нежељених прелаза индукованих шумом који је неизбежан у комплексним системима и елиминацију коегзистентних метастабилних стања у које би систем могао да пређе“, објашњава др Франовић и напомиње да је у протеклих десет година остварен значајан напредак у развоју нових приступа за контролу комплексних система. „Главни изазов у будућности ће представљати развој нових метода контроле секвенцијалне динамике, нарочито различитих цикличних патерна (регуларних и хаотичних) код примена у рачунању из резеровара (reservoir computing) и неурорморфном рачунарству (neuromorphic computing).
Понекад системи дуго бораве у близини промене режима, на пример „на граници хаоса“ – прелаза из регуларне у хаотичну динамику. Према речима др Франовића постоје сценарији у којима је пожељно одржавати динамику у близини прелаза како би систем постигао оптималну функцију, а то се може учнити на више начина. „Конкретна идеја о одржавању „на граници хаоса“ помиње се у контексту рада појединих кортикалних регија мозга али и поводом генетских регулаторних мрежа, рекурентних неуронских мрежа, ћелијских аутомата и рачунања из резервоара“, каже др Франовић додајући да се доказане предности оваквих стања односе на оптимизацију одређених функција. „Динамику је могуће одржавати на граници прелаза спољашњим факторима, али је могуће и да систем спонтано одржава такво стање што се назива феноменом самоорганизоване критичности“, закључује др Франовић.