В работе рассматривается дискретная нейронная модель, введенная впервые Рульковым Н.Ф., которая хорошо отражает быстро-медленную динамику нейрона. В работе проводится исследование устойчивости точек покоя и предельных циклов модели Рулькова к случайным возмущениям. В первой части изучаются точки покоя и циклы детерминированной одномерной модели, исследуется их устойчивость и проведен бифуркационный анализ. Во второй части анализируется поведение аттракторов этой модели под влиянием случайных возмущений. В третьей части проведен анализ расширенной двумерной модели, построены бифуркационные диаграммы и фазовые портреты, проведен анализ устойчивости. / This paper considers a discrete neural model pioneered by Rulkov N.F. This model clearly reflects the fast-slow dynamics of the neuron. In this paper, we study the stability of equilibrium points and limit cycles of Rulkov model to random perturbations. In the first part, we study equilibria and cycles of deterministic one-dimensional model, investigate stability and carry out the bifurcation analysis. In the second part, we analyze the behavior of the attractors under the influence of random perturbations. In the third part, the bifurcations and phase portraits of extended two-dimensional model are studied, and stability analysis is carried out.

В работе изучаются три нелинейных модели, предложенных Альбертом Голдбетером для описания ферментативной реакции в живой клетке. Математически эти нелинейные модели интересны своей быстро-медленной динамикой, автоколебаниями канардового типа, крайней неоднородностью детерминированных фазовых портретов, большой вариабельностью и сосуществованием динамических режимов. В этих условиях даже небольшие случайные возмущения существенно изменяют динамику системы и индуцируют такие феномены, как стохастическая возбудимость, мультимодальность, фантомный аттрактор и переходы от порядка к хаосу. Проведенное исследование данных моделей дает понимание основных механизмов этих явлений с помощью методов численного и статистического анализа, а также теоретического подхода, основанного на функции стохастической чувствительности и методе доверительных областей. / The work examines three nonlinear models proposed by Albert Goldbeter to describe the enzymatic reaction in a living cell. Mathematically, these nonlinear models are interesting for their slow-fast dynamics, canard-type self-oscillations, extreme inhomogeneity of deterministic phase portraits, great variability and coexistence of dynamic modes. Under these conditions, even small random perturbations significantly change the dynamics of the system and induce such phenomena as stochastic excitability, multimodality, phantom attractor, and transitions from order to chaos. The study of these models provides an understanding of the main mechanisms of these phenomena using methods of numerical and statistical analysis, as well as a theoretical approach based on the stochastic sensitivity function and the method of confidence domains.

We investigate attractors of the Verhulst model with delay under the influence of random perturbations. In this work, we study dynamic regimes and bifurcations for the deterministic discrete model in zones of stable equilibria, closed invariant curves and discrete cycles. Here, a stability level of attractors is studied by Lyapunov exponents. Transformations of the closed invariant curve that appears as a result of Neimark-Sacker bifurcation, were analyzed via the rotation number and angular density. A parametric analysis of stochastically forced regular attractors of this model is performed using the stochastic sensitivity functions technique. A spatial arrangement of random states in stochastic attractors is described by confidence domains. The phenomenon of noise-induced transitions in a zone of discrete cycles is discussed. / Мы исследуем аттракторы модели Ферхюльста с запаздыванием под влиянием случайных возмущений. В работе мы изучаем динамические режимы и бифуркации для детерминированной дискретной модели в зонах устойчивых равновесий, замкнутых инвариантных кривых и дискретных циклов. Исследована устойчивость регулярных аттракторов. Замкнутая инвариантная кривая, которая появляется в результате бифуркации Неймарка–Сакера, анализируется с помощью числа вращения и секторной плотности. Параметрический анализ стохастически возмущенных регулярных аттракторов этой модели выполняется с помощью техники функции стохастической чувствительности. Пространственное распределение случайных состояний стохастических аттракторов описывается с помощью доверительных областей. Наблюдается явление индуцированных шумом переходов в зоне дискретных циклов.

В работе изучается распределённая нелинейная математическая модель гликолитического осциллятора Хиггинса с диффузией. Исследуется влияние диффузии на процессы, протекающие в модели, способность модели к формированию пространственных структур и её чувствительность к случайному шуму. Изучаются явления мультистабильности, стохастического доминирования, подавления автоколебаний диффузией, индуцированных шумом переходов между аттракторами. Рассмотрен вариант модели с одной и двумя пространственными координатами. / This thesis studies a distributed nonlinear mathematical model of the Higgins glycolytic oscillator with diffusion. The influence of diffusion on the processes occurring in the model, the ability of the model to form spatial structures and its sensitivity to random noise are investigated. The phenomena of multistability, stochastic preference, suppression of self-oscillations by diffusion, noise-induced transitions between attractors are studied. A variant of the model with one and two spatial coordinates is considered.

В данной магистерской диссертации рассматривается нелинейная модель взаимодействия иммунных и опухолевых клеток под воздействием химиотерапии. Данная модель является модификацией уже известной модели Кузнецова, в которой отсутствует лечение. В работе был проведен бифуркационный анализ в зависимости от коэффициента интенсивности лечения. В ходе анализа было выявлено три характерных состояния системы: "активная опухоль", "спящая опухоль" и "нулевая опухоль". Для равновесных и автоколебательных режимов найдены параметрические зоны сосуществования и определены сепаратисты, разделяющие бассейны соответствующих аттракторов. Найдены оценки параметра интенсивности химиотерапии, при котором возможно как удержание системы в режиме «спящей̆» опухоли, так и ее полное подавление. Для стохастической̆ модели описаны сценарии результатов воздействия случайных возмущений на режимы динамического взаимодействия иммунных и опухолевых клеток. Исследованы условия, при которых индуцированные шумом переходы играют позитивную роль, приводя к резкому сокращению опухолевых клеток. / We study a two-dimensional model of the dynamical interaction of immune and tumor cells under chemotherapy. This model is a modification of the well-known model which was studied by Kuznetsov but without treatment. A bifurcation analysis of the deterministic model was carried out depending on the parameter of the intensity of chemotherapy. It has been shown that the system admits three characteristic states: "active", "dormant", and "zero" tumor. For this multistable system, a description of the equilibrium and self-oscillating modes is given, and the basins of coexisting attractors are determined. We have found estimates of the doses of chemotherapy to keep tumor in the "dormant" regime or to suppress it completely. For the stochastic model, parametric estimates of the probability of transitions between the "active" and "dormant" or "zero" tumor modes were obtained, as well as the conditions under which random disturbances play a positive role, leading to a sharp reduction in the population of tumor cells.