Un análisis dinámico y una aplicación para el cifrado de imágenes de una red neuronal Hopfield basada en dos neuronas memristivas de orden fraccional
Autores: Venkatesh, Jayaraman; Pchelintsev, Alexander N.; Karthikeyan, Anitha; Parastesh, Fatemeh; Jafari, Sajad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un análisis dinámico y una aplicación para el cifrado de imágenes de una red neuronal Hopfield basada en dos neuronas memristivas de orden fraccional
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Memristiva
Red neuronal
Derivadas de orden fraccionario
Diagramas de bifurcación
Encriptación
PSNR
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta un estudio sobre una red neuronal de Hopfield basada en dos neuronas memristivas con derivadas de orden fraccional. Se identifican los puntos de equilibrio del sistema y se analiza su estabilidad. Se obtienen diagramas de bifurcación al variar la fuerza de inducción magnética y la derivada de orden fraccional, revelando cambios significativos en la dinámica del sistema. Se observa que órdenes fraccionales más bajos resultan en una región de bistabilidad extendida. Además, el caos solo se observa para fuerzas magnéticas y órdenes fraccionales más grandes. Además, se explora la aplicación del modelo de orden fraccional para el cifrado de imágenes. Los resultados demuestran que el cifrado basado en el modelo fraccional es eficiente con alta sensibilidad a la clave. Conduce a una imagen cifrada con alta entropía, coeficiente de correlación despreciable y distribución uniforme. Además, el sistema de cifrado muestra resistencia a ataques diferenciales, ataques de recorte y contaminación por ruido. Los cálculos de la Relación Señal-Ruido Pico a Pico (PSNR) indican que el uso de una derivada fraccional produce un PSNR más alto en comparación con una derivada entera.
Descripción
Este trabajo presenta un estudio sobre una red neuronal de Hopfield basada en dos neuronas memristivas con derivadas de orden fraccional. Se identifican los puntos de equilibrio del sistema y se analiza su estabilidad. Se obtienen diagramas de bifurcación al variar la fuerza de inducción magnética y la derivada de orden fraccional, revelando cambios significativos en la dinámica del sistema. Se observa que órdenes fraccionales más bajos resultan en una región de bistabilidad extendida. Además, el caos solo se observa para fuerzas magnéticas y órdenes fraccionales más grandes. Además, se explora la aplicación del modelo de orden fraccional para el cifrado de imágenes. Los resultados demuestran que el cifrado basado en el modelo fraccional es eficiente con alta sensibilidad a la clave. Conduce a una imagen cifrada con alta entropía, coeficiente de correlación despreciable y distribución uniforme. Además, el sistema de cifrado muestra resistencia a ataques diferenciales, ataques de recorte y contaminación por ruido. Los cálculos de la Relación Señal-Ruido Pico a Pico (PSNR) indican que el uso de una derivada fraccional produce un PSNR más alto en comparación con una derivada entera.