混沌通信領(lǐng)域?qū)τ谛畔⒈Ｃ艿姆治?/h1>
2017-03-31 04:08李吳博李浩亮
科學(xué)與財(cái)富 2016年30期
李吳博 李浩亮
摘要：保密技術(shù)是被軍事和世界經(jīng)濟(jì)譽(yù)為生命線的通訊技術(shù)的一個最中心的技術(shù)，在通信技術(shù)上的任意一個突破發(fā)展都一定會引起全世界的廣泛注意。自從上世紀(jì)90年代世界范圍內(nèi)的科學(xué)家在混沌同步和控制方面取得重大研究成果，它已經(jīng)逐漸成為各國的競逐點(diǎn)之一。到目前為止，它一共主要發(fā)展出三個主要的分類：第一，把跟它同時(shí)進(jìn)行的混沌應(yīng)用到秘密的信息交通上；第二，這一類相對比較簡單，直接把混沌應(yīng)用到秘密的信息交通上；第三，應(yīng)用了一定的數(shù)學(xué)信息，采用數(shù)字代碼的形式來進(jìn)行不同步的信息交通。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)為世界保密局做出了巨大的貢獻(xiàn)，并且在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了混沌調(diào)制、混沌遮掩以及混沌開關(guān)三大科研技術(shù)。這篇文章主要介紹了混沌保密技術(shù)目前在世界上的發(fā)展進(jìn)展以及它的優(yōu)缺點(diǎn)等等狀況。
關(guān)鍵詞：混沌通信；數(shù)字編碼；生命線；混沌保密技術(shù)
一、混沌技術(shù)的發(fā)展史
在混沌技術(shù)研究開發(fā)以來，1990年可是稱得上是它的一個里程碑，混沌控制以及同步都在這一年取得了重大的突破，隨即這個信息就如同狂風(fēng)一般迅速傳遍整個世界，世界無不為之震動，并且拉開了第二次科學(xué)研究的浪潮，并逐步成為近年來世界各國競爭最為激烈的方面之一。美國、日本、英國以及加拿大等國家走在了世界的前列，而我國也相當(dāng)關(guān)心并取得了一定的成果。
自從混沌技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在為止，它取得了重大的進(jìn)展突破共表現(xiàn)在以下三個方面：第一個方面，把同步的技術(shù)應(yīng)用到秘密的信息交通中；第二個方面，直接把混沌技術(shù)應(yīng)用到秘密的信息交通中；第三個方面，利用混沌技術(shù)并進(jìn)行數(shù)字編寫的不同步的信息交通中。
保密技術(shù)是被軍事和世界經(jīng)濟(jì)譽(yù)為生命線的通訊技術(shù)的一個最中心的技術(shù)，在這個越來越信息化、網(wǎng)絡(luò)逐漸覆蓋全社會的時(shí)代，世界各國之間的比拼越來越像信息傾斜，誰掌握了最先進(jìn)的信息技術(shù)誰就掌握了先機(jī)。由此可見，信息交通保密技術(shù)就顯得格外重要，在這方面的任何一個突破就必然會讓世界各國更加注意。信息的交通保密技術(shù)主要是研究開發(fā)信息的傳遞、存儲、顯示和獲取等，并且包含微機(jī)技術(shù)、微機(jī)軟件以及通信技術(shù)等。
就世界現(xiàn)階段而言，混沌保密技術(shù)發(fā)展一共有電路系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及激光系統(tǒng)等四條途徑?；煦缧畔⒔煌ㄓ泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)：有非常強(qiáng)的存儲功能、功率低并且安全性能高、保守秘密的能力強(qiáng)、所需要的成本低等。由此可見，混沌信息交流越來越適應(yīng)未來的社會的需要，因此可以預(yù)見它將成為本世紀(jì)的重點(diǎn)研究對象。
二、把混沌和現(xiàn)代的通信技術(shù)進(jìn)行對比
科研人員經(jīng)過大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，混沌保密的信息交流要比現(xiàn)代的信息交流技術(shù)更加的適應(yīng)現(xiàn)代社會人類的需求，它并展現(xiàn)出了十分廣闊的前景。但是美中不足的是，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在還只是剛剛起步尚且幼嫩，不能更好的滿足人類社會的需求，所以這就需求科研人員加大研究力度盡可能快的解決混沌保密技術(shù)開發(fā)中遇到的一系列問題。例如怎樣去衡量一個系統(tǒng)的好壞，這就需要從處理的復(fù)雜程度、數(shù)據(jù)的復(fù)雜性以及存儲需求等三個方面對其進(jìn)行檢測。
三、混沌技術(shù)的研究進(jìn)展
混沌遮掩作為最先研究的混沌秘密的信息交流技術(shù)之一，它的主要工作原理是把混沌的信號當(dāng)作一種運(yùn)載體來達(dá)到遮掩或者隱藏信號的效果。因?yàn)樗哪承┨匦匀藗兺鶗旬?dāng)作噪聲不去關(guān)注，即使有人去關(guān)注并向從中獲取信息也是非常困難的，這樣就能達(dá)到它保守秘密的效果。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自己不是線性的，但是能在某些特殊情況下產(chǎn)生某種特定的特性。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究表明，混沌的力學(xué)完完全全具備這種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，跟生物學(xué)相類似，從神經(jīng)中的具體某個微小的分子到單個的神經(jīng)細(xì)胞再到大的神經(jīng)性的網(wǎng)絡(luò)這整個過程都是混沌的。由此可見，完全可以用神經(jīng)性的網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建混沌模型以此來達(dá)到保密信息交流的效果。
科學(xué)家還對其他類型的混沌遮掩做了大量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：間隔時(shí)鐘脈沖啟動的同一個步調(diào)的信息交流的系統(tǒng)不會受到比較小的信息發(fā)出的信號的局限，并且語音有較大的信號強(qiáng)度，還有很高的信號和噪聲。持續(xù)產(chǎn)生混沌電流的設(shè)備保持相同步調(diào)的輸出留下了原來的混沌動力系統(tǒng)的某些特征，然而產(chǎn)生數(shù)字混沌的設(shè)備依然留下了原來的系統(tǒng)噪聲的一些特性，這可以令一些針對原來系統(tǒng)的竊聽方法失效，借此達(dá)到保密的效果。原來的設(shè)備對于系統(tǒng)參數(shù)等又較低的可控性，當(dāng)使用的用戶過多時(shí)，它很難保持所必需的一致性，但是數(shù)字設(shè)備卻有非常大的不同，數(shù)字設(shè)備不僅能很好地保持它的一致性，還能在一定程度上提高它的一致性，從而提高了它的保密特性。
科學(xué)是無止境的，當(dāng)科學(xué)家在相同的步調(diào)的混沌遮掩中取得了一定的成就后就又把目光投向了不相同步調(diào)的混沌遮掩。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)表明，它有非常多的優(yōu)點(diǎn)例如：在不依賴原來信號的前提下能更好的恢復(fù)信號；在某些特定的系統(tǒng)中，它能夠大幅度的提高信號強(qiáng)度從而提高它的保密性。
四、用混沌系統(tǒng)來控制電器的開關(guān)
追溯歷史，最早說出這項(xiàng)技術(shù)的是調(diào)制參數(shù)的用混沌來控制的開關(guān)。它的一些主要想法是：依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)不同時(shí)吸引子也不盡相同的原理來編造相應(yīng)的信息，這樣也在不同程度上提高了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
五、混沌通信的發(fā)展前景
混沌信息交流的研究剛剛起步還處于幼嫩階段，但是其早就吸引了信息科學(xué)、物理學(xué)等多方部門的關(guān)注，甚至有的發(fā)達(dá)國家如美國每年投入巨大的資金和人力來進(jìn)行這方面的相關(guān)研究，并且取得了相當(dāng)大的成果，已經(jīng)走在了世界的前列。
結(jié)論
在本文的最后特別要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，使用時(shí)空混沌以及超混沌來完成秘密的信息交流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比普通的混沌保密性更好，除此之外還有更好的處理信息的能力以及存儲信息的超大容量等優(yōu)點(diǎn)。從今以后它即將成為混沌研究界的最重要的方向之一。在這個信息化的時(shí)代，無論是在人們的日常生活中還是在國家級別的軍事競賽中，它都將起到無法替代的巨大作用。
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在混沌技術(shù)研究開發(fā)以來，1990年可是稱得上是它的一個里程碑，混沌控制以及同步都在這一年取得了重大的突破，隨即這個信息就如同狂風(fēng)一般迅速傳遍整個世界，世界無不為之震動，并且拉開了第二次科學(xué)研究的浪潮，并逐步成為近年來世界各國競爭最為激烈的方面之一。美國、日本、英國以及加拿大等國家走在了世界的前列，而我國也相當(dāng)關(guān)心并取得了一定的成果。
自從混沌技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在為止，它取得了重大的進(jìn)展突破共表現(xiàn)在以下三個方面：第一個方面，把同步的技術(shù)應(yīng)用到秘密的信息交通中；第二個方面，直接把混沌技術(shù)應(yīng)用到秘密的信息交通中；第三個方面，利用混沌技術(shù)并進(jìn)行數(shù)字編寫的不同步的信息交通中。
保密技術(shù)是被軍事和世界經(jīng)濟(jì)譽(yù)為生命線的通訊技術(shù)的一個最中心的技術(shù)，在這個越來越信息化、網(wǎng)絡(luò)逐漸覆蓋全社會的時(shí)代，世界各國之間的比拼越來越像信息傾斜，誰掌握了最先進(jìn)的信息技術(shù)誰就掌握了先機(jī)。由此可見，信息交通保密技術(shù)就顯得格外重要，在這方面的任何一個突破就必然會讓世界各國更加注意。信息的交通保密技術(shù)主要是研究開發(fā)信息的傳遞、存儲、顯示和獲取等，并且包含微機(jī)技術(shù)、微機(jī)軟件以及通信技術(shù)等。
就世界現(xiàn)階段而言，混沌保密技術(shù)發(fā)展一共有電路系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及激光系統(tǒng)等四條途徑?；煦缧畔⒔煌ㄓ泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)：有非常強(qiáng)的存儲功能、功率低并且安全性能高、保守秘密的能力強(qiáng)、所需要的成本低等。由此可見，混沌信息交流越來越適應(yīng)未來的社會的需要，因此可以預(yù)見它將成為本世紀(jì)的重點(diǎn)研究對象。
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神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自己不是線性的，但是能在某些特殊情況下產(chǎn)生某種特定的特性。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究表明，混沌的力學(xué)完完全全具備這種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，跟生物學(xué)相類似，從神經(jīng)中的具體某個微小的分子到單個的神經(jīng)細(xì)胞再到大的神經(jīng)性的網(wǎng)絡(luò)這整個過程都是混沌的。由此可見，完全可以用神經(jīng)性的網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建混沌模型以此來達(dá)到保密信息交流的效果。
科學(xué)家還對其他類型的混沌遮掩做了大量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：間隔時(shí)鐘脈沖啟動的同一個步調(diào)的信息交流的系統(tǒng)不會受到比較小的信息發(fā)出的信號的局限，并且語音有較大的信號強(qiáng)度，還有很高的信號和噪聲。持續(xù)產(chǎn)生混沌電流的設(shè)備保持相同步調(diào)的輸出留下了原來的混沌動力系統(tǒng)的某些特征，然而產(chǎn)生數(shù)字混沌的設(shè)備依然留下了原來的系統(tǒng)噪聲的一些特性，這可以令一些針對原來系統(tǒng)的竊聽方法失效，借此達(dá)到保密的效果。原來的設(shè)備對于系統(tǒng)參數(shù)等又較低的可控性，當(dāng)使用的用戶過多時(shí)，它很難保持所必需的一致性，但是數(shù)字設(shè)備卻有非常大的不同，數(shù)字設(shè)備不僅能很好地保持它的一致性，還能在一定程度上提高它的一致性，從而提高了它的保密特性。
科學(xué)是無止境的，當(dāng)科學(xué)家在相同的步調(diào)的混沌遮掩中取得了一定的成就后就又把目光投向了不相同步調(diào)的混沌遮掩。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)表明，它有非常多的優(yōu)點(diǎn)例如：在不依賴原來信號的前提下能更好的恢復(fù)信號；在某些特定的系統(tǒng)中，它能夠大幅度的提高信號強(qiáng)度從而提高它的保密性。
四、用混沌系統(tǒng)來控制電器的開關(guān)
追溯歷史，最早說出這項(xiàng)技術(shù)的是調(diào)制參數(shù)的用混沌來控制的開關(guān)。它的一些主要想法是：依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)不同時(shí)吸引子也不盡相同的原理來編造相應(yīng)的信息，這樣也在不同程度上提高了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
五、混沌通信的發(fā)展前景
混沌信息交流的研究剛剛起步還處于幼嫩階段，但是其早就吸引了信息科學(xué)、物理學(xué)等多方部門的關(guān)注，甚至有的發(fā)達(dá)國家如美國每年投入巨大的資金和人力來進(jìn)行這方面的相關(guān)研究，并且取得了相當(dāng)大的成果，已經(jīng)走在了世界的前列。
結(jié)論
在本文的最后特別要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，使用時(shí)空混沌以及超混沌來完成秘密的信息交流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比普通的混沌保密性更好，除此之外還有更好的處理信息的能力以及存儲信息的超大容量等優(yōu)點(diǎn)。從今以后它即將成為混沌研究界的最重要的方向之一。在這個信息化的時(shí)代，無論是在人們的日常生活中還是在國家級別的軍事競賽中，它都將起到無法替代的巨大作用。
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