<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMC</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computers, Materials &#x0026; Continua</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1546-2226</issn>
<issn pub-type="ppub">1546-2218</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">59012</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2025.059012</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Hardware-Enabled Key Generation in Industry 4.0 Cryptosystems through Analog Hyperchaotic Signals</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Hardware-Enabled Key Generation in Industry 4.0 Cryptosystems through Analog Hyperchaotic Signals</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Hardware-Enabled Key Generation in Industry 4.0 Cryptosystems through Analog Hyperchaotic Signals</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>S&#x00E1;nchez</surname><given-names>Borja Bordel</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><email>borja.bordel@upm.es</email></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Rodr&#x00ED;guez-Sela</surname><given-names>Fernando</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Alcarria</surname><given-names>Ram&#x00F3;n</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Robles</surname><given-names>Tom&#x00E1;s</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>IT Department, Universidad Polit&#x00E9;cnica de Madrid</institution>, <addr-line>Madrid, 28031</addr-line>, <country>Spain</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Geospatial Engineering, Universidad Polit&#x00E9;cnica de Madrid</institution>, <addr-line>Madrid, 28031</addr-line>, <country>Spain</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Borja Bordel S&#x00E1;nchez. Email: <email>borja.bordel@upm.es</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>16</day><month>04</month><year>2025</year>
</pub-date>
<volume>83</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>1821</fpage>
<lpage>1853</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>26</day>
<month>9</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>24</day>
<month>1</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2025 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMC_59012.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>The Industry 4.0 revolution is characterized by distributed infrastructures where data must be continuously communicated between hardware nodes and cloud servers. Specific lightweight cryptosystems are needed to protect those links, as the hardware node tends to be resource-constrained. Then Pseudo Random Number Generators are employed to produce random keys, whose final behavior depends on the initial seed. To guarantee good mathematical behavior, most key generators need an unpredictable voltage signal as input. However, physical signals evolve slowly and have a significant autocorrelation, so they do not have enough entropy to support high-randomness seeds. Then, electronic mechanisms to generate those high-entropy signals artificially are required. This paper proposes a robust hyperchaotic circuit to obtain such unpredictable electric signals. The circuit is based on a hyperchaotic dynamic system, showing a large catalog of structures, four different secret parameters, and producing four high entropy voltage signals. Synchronization schemes for the correct secret key calculation and distribution among all remote communicating modules are also analyzed and discussed. Security risks and intruder and attacker models for the proposed solution are explored, too. An experimental validation based on circuit simulations and a real hardware implementation is provided. The results show that the random properties of PRNG improved by up to 11% when seeds were calculated through the proposed circuit.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Hyperchaotic circuits</kwd>
<kwd>chaos synchronization</kwd>
<kwd>hardware-supported technologies</kwd>
<kwd>chaotic cryptosystems</kwd>
<kwd>Industry 4.0</kwd>
<kwd>adaptative control</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>Multiannual Agreement with Universidad Polit&#x00E9;cnica de Madrid</funding-source>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>The Industry 4.0 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>] revolution is characterized by a comprehensive use of innovative technological paradigms such as Cyber-Physical Systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>] or Artificial Intelligence [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. The final objective of all these new techniques is to bring together the physical and the cyber worlds. Large deployments are used with thousands of hardware devices, such as sensor nodes, to monitor and acquire deep knowledge about the physical environment and its processes [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Later, feedback control loops to integrate that knowledge into digital constructions (such as digital twins) are executed by intelligent algorithms, hosted, and supported by computationally powerful cloud servers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>].</p>
<p>In that way, Industry 4.0 systems are natively distributed [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]. However, some proposals to reduce processing and feedback delays in control loops and closely integrate physical and cybernetic processes, such as edge computing, even claim to decentralize computational tasks more than ever [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. In this context, in Industry 4.0 scenarios, data must be continuously communicated between hardware nodes, gateways, edge servers, and cloud servers, among other network elements.</p>
<p>On the other hand, typical Industry 4.0 scenarios may include people (workers) and/or some critical infrastructures [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. All of them are monitored as any other physical element. Then, among all the information collected by hardware nodes, some data may be personal or be about critical systems. Therefore, all Industry 4.0 deployments must have specific cryptosystems to protect communication links. However, this is a great challenge, as Industry 4.0 hardware nodes typically have very limited computational power [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>]. Because of that, the most powerful traditional cryptographic solutions, such as asymmetric encryption, cannot be applied to Industry 4.0 nodes. In this context, lightweight cryptographic schemes are needed, where keys and encryption algorithms are hardware-enabled and based on a small number of binary Boolean operations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>].</p>
<p>Most security solutions that meet these requirements are symmetric encryption schemes in which the keys are calculated from streams of pseudorandom numbers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>]. Different hardware-enabled Pseudo Random Number Generators (PRNG), such as the Lagged Fibonacci Generator [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] or specific Field Programmable Gate Array (FPGA) implementations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>], have been tested for key generation, but all need an initial seed to start operating, and randomness and entropy properties of the keys have proven to be strongly dependent on the randomness and entropy of that initial seed [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. Besides, key streams are only pseudorandom and follow a certain pattern. Then, the real problem to be addressed is seed generation. Several procedures have been reported for seed calculation with the required quality and mathematical properties, but (finally) those with the best behavior need as input an actual random unpredictable signal [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>]. Physical signals (temperature, radiation, etc.) evolve slowly and have a significant autocorrelation, so they do not have enough entropy to support high-randomness seeds [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]. Then, electronic mechanisms are required to generate those high-entropy signals artificially.</p>
<p>This paper proposes a robust hyperchaotic circuit to obtain these unpredictable electric signals and improve key generation in Industry 4.0 cryptosystems. The circuit is based on a four-dimensional Lorenz-based hyperchaotic dynamic system, showing various structures (regular, dissipative, chaotic, etc.). The system includes four control parameters; two of those can be used as a secret primary configuration to protect the secrecy of the seed. As a result, our circuit produces four high-entropy voltage signals. Synchronization schemes to allow for the correct calculation of secret keys and coherent distribution among all remote communicating modules are also analyzed and discussed. Finally, security risks and intruder and attacker models are also explored for the proposed solution. Specifically, potential mechanisms for an attacker or intruder to capture the secret control parameters in the hyperchaotic circuit are discussed.</p>
<p>Thus, three innovations are the main contributions to this work:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>First, a new hyperchaotic dynamics is described, improving the complexity and entropy of previously existing chaotic systems. The proposed scheme shows a maximum Lyapunov exponent more than five times higher than common Lorenz circuits, and up to 20% higher than other four-dimensional Lorenz-based dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>].</p></list-item>
<list-item>
<p>Second, a stable implementation of a real hardware circuit is proposed and validated for the new hyperchaotic dynamics. A high-entropy erratic behavior is achieved within the stable behavior of analog oscillators, increasing up to ten times the entropy of other previously reported chaotic circuits.</p></list-item>
<list-item>
<p>Finally, the potential vulnerabilities of this scheme are analyzed and discussed in detail. Showing they are not relevant, if the proper sampling, quantification, and digitalization strategy is chosen.</p></list-item>
</list></p>
<p>The remainder of the paper is organized as follows. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> analyzes the state of the art in random seed generation techniques in Industry 4.0 scenarios and chaotic circuits with cryptographic applications. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> describes the proposed hyperchaotic circuit from a numerical and electronic point of view. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> discusses the possible synchronization schemes for the proposed dynamics. <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref> presents the results of the proposed circuit implementation and experimental validation to analyze the performance of key generators when provided with this new circuit. Finally, <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> synthesizes the security risks associated with the proposed scheme and <xref ref-type="sec" rid="s7">Section 7</xref> concludes the paper.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>State of the Art</title>
<p>This paper proposes a hyperchaotic circuit to produce high-entropy signals and generate seeds for PRNG with good randomness and entropy properties. Two key state-of-the-art areas are then involved in this work: random seed generation techniques and chaotic circuits with cryptographic applications. The next subsections discuss the state of the art in both areas.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Random Seed Generation Techniques</title>
<p>Although software applications for seed calculation have been studied in other scenarios (such as cloud-hosted artificial intelligence solutions) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>], this approach is not feasible in Industry 4.0 cryptosystems. Complex computational operations are needed to produce high-randomness and high-entropy seeds, and hardware nodes cannot perform such heavy algorithms. Therefore, Industry 4.0 cryptosystems are based on the so-called &#x201C;real true random generators&#x201D; [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>], where a physical or electrical unpredictable high-entropy signal is used to produce the seed.</p>
<p>Besides, traditional solutions based on digital circuits have been proven weak against intelligent attacks [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] and Artificial Intelligence learning models [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>]. Non-ideal (or non-theoretical) digital True Random Number Generators are always predictable in some sense [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>], and advanced algorithms for pattern discovery may capture and reproduce the secret key by exploiting this predictability. Most previously reported digital solutions based on FPGA implementations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] or digital printed circuits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] show this vulnerability. To mitigate this problem, analog entropy sources must be injected into random number generators [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>]. Four analog sources can be employed: noise, phase jitter, analog chaos, and non-conventional [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>].</p>
<p>In the most basic approach, seeds are generated by a regular sampling process of an oscillating natural signal with unpredictable behavior [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>]. This scheme is lightweight and fast but requires signals with very high entropy, as seeds are a direct representation of those signals. For example, random telegraph noise generated by CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) transistors has been explored as a possible alternative [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>]. However, this signal is very temperature-dependent, and cryptosystem operations may be affected by this fact. Some other authors have proposed sampling schemes with a random period for seed generation, so signals with a more stable and lower entropy can be employed, such as natural fluctuations in light signals [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]. However, a clear improvement in seed randomness or entropy has not yet been reported using this approach. Finally, some works describe complex signal processing mechanisms, where features of high entropy signals (such as physiological signals) are extracted, encoded, and concatenated to create complex random seeds [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>]. This scheme shows great behavior, but such algorithms are always implemented in computationally powerful servers, and there is no evidence that they can meet the requirements of resource-constrained Industry 4.0 devices. Other approaches, such as quantum random seeds [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>], have been reported to be very secure but only feasible in cloud or web services where large amounts of computational resources are available.</p>
<p>However, several authors propose artificial electric signals to produce high-entropy seeds, instead of unpredictable natural signals. The most common approach is based on FPGA (Field Programmable Gate Arrays), used to implement flip-flop ring oscillators [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>] or standard sequential circuits but with unpredictable evolution [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>]. Similar circuits have also been explored using discrete components [<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>] or printed circuits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>], although their performance is slightly worse. The main problem with this family of solutions is that they have a limited catalog of possible seeds to be generated, thus reducing the lifetime of nodes.</p>
<p>FPGA-based generators generally employ jitter in logic gates to create a high-entropy signal. However, other random signals are natively present in electronic circuits; mostly, electric noise. Solutions in which noise is amplified and, later, transformed into a bipolar signal using an analog comparator may also be found [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]. However, they show some stability problems.</p>
<p>Finally, a small number of authors have explored how to produce random high-entropy seeds from other kinds of unpredictable signals, such as Internet traffic [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>]. However, the required infrastructure to support these algorithms cannot be easily integrated into Industry 4.0 cryptosystems.</p>
<p>As hardware-enabled cryptosystems based on high-entropy analog chaotic signals show the best balance between performance and resource consumption, interest in their study has grown greatly.</p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Chaotic Circuits with Cryptographic Applications</title>
<p>Although chaotic solutions are not always considered &#x201C;true random number generators&#x201D; (as high entropy dynamics are required), some authors have studied and classified proposals that employ chaos for cryptographic applications [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>].</p>
<p>Two approaches may be found. In the first one, numerical methods are employed to iterate discrete chaotic maps, such as the logistic map [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>] or the tent map [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>]. Hyperchaotic maps with higher entropy have also been studied [<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. However, these mechanisms are highly dependent on numerical errors and hardware data formats. Then, similar schemes, but supported by hardware circuits, have been reported. Circuits representing the Piece-Wise Affine Markov (PWAM) mapping using capacitors [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>] or the CMOS discrete-time oscillator where transistors are used as fast electronic switches [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>] can be found. However, these circuits have some temporal limitations, so they cannot generate seeds as fast as desired. The limits to the maximum throughput in cryptosystems must be considered (a maximum bitrate of 23 MB/s has been described).</p>
<p>Besides based on numerical methods, some chaotic maps created by neural networks have been used in cryptography [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>]. However, those models are too computationally heavy to be maintained on Industry 4.0 nodes.</p>
<p>The second approach is based on continuous chaotic signals, that is, chaotic circuits. During recent years, research on chaotic systems has explored both lines: the simplest dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] and the highly complex behavior of hyperchaotic systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>]. Minimum dynamics and circuits have been the most popular ones historically, probably because they are much more stable and easier to manufacture. Schemes based on Chua&#x2019;s circuit [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>], jerk systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>], and Boolean chaotic oscillators [<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>] have been proposed. As a main advantage, these schemes are easier to synchronize [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>], so remote elements can generate coherent shared symmetric keys in a very efficient manner. However, some authors have shown that these circuits are vulnerable to different attacks and capable of capturing the secret circuit configuration [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>].</p>
<p>As a response, in the last years, high-order dynamics have become much more popular. One of the circuits most studied recently is those based on memristors. From traditional circuits with discrete elements that produce only four signals [<xref ref-type="bibr" rid="ref-47">47</xref>], to schemes in which five different unpredictable signals are generated [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>] and solutions that mix three different dynamics to enrich the complexity and entropy of signals [<xref ref-type="bibr" rid="ref-49">49</xref>]. But, in most memristive circuits, only chaotic structures are generated [<xref ref-type="bibr" rid="ref-50">50</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-51">51</xref>] (only one Lyapunov exponent is positive). Nevertheless, signals, although hyperchaotic, do not show entropy and randomness as high as expected. Mainly because all these circuits are built to be very stable.</p>
<p>Some new dynamics created from mathematical models have been proposed. Some of these new dynamics are inspired by real physical systems, such as temperature fluctuations in circuits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-52">52</xref>], but most new dynamics have no clear physical meaning or direct relation to electronic components [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>]. Hyperjerck circuits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-53">53</xref>], five-dimensional dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>], and unknown structures designed through artificial intelligence mechanisms [<xref ref-type="bibr" rid="ref-55">55</xref>] have been described. The main disadvantage of these circuits is their complexity [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]. In general, they include tens of elements, from multipliers to integrators, amplifiers, etc. Therefore, they are difficult to integrate into Industry 4.0 nodes.</p>
<p>Some FPGA implementations of chaotic cryptosystems have also been reported [<xref ref-type="bibr" rid="ref-57">57</xref>] but, due to the predictable behavior of digital structures (designed to be binary and remove any uncertainty), they typically generate pseudo-random generators [<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>], contrary to the real true random generators required in Industry 4.0 scenarios.</p>
<p>In this paper, we propose a circuit implementation for a new hyperchaotic dynamics, designed to show a great entropy but a compact circuit realization. The proposed four-dimensional circuit only requires nine active components, reducing space and power consumption. But the maximum Lyapunov exponent can reach a value as high as 12.37.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>A Hyperchaotic Circuit to Improve Security in Industry 4.0 Cryptosystems</title>
<p>As most traditional three-dimensional chaotic systems are insecure for cryptographic applications, such as the Lorenz system [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>], different authors have proposed new high-dimensional (potentially hyperchaotic) dynamics to address this challenge. These dynamics are typically identified due to numerical procedures, and then they have no direct or obvious physical or circuit implementation. Furthermore, for some dynamics, it may be very difficult or almost impossible to build a stable circuit to replicate the mathematical differential equations using analog mechanisms.</p>
<p>In this section, we describe and introduce a four-dimensional hyperchaotic dynamics, based on the Lorenz system, with no reported circuit implementation (see <xref ref-type="sec" rid="s3_1">Section 3.1</xref>). We also investigate, analyze, and propose a circuit implementation, considering that high-entropy signals generated by the dynamics cannot be directly translated into voltage signals easily (see <xref ref-type="sec" rid="s3_2">Section 3.2</xref>).</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Dynamic Analysis and Numerical Investigation</title>
<p>The new hyperchaotic dynamics was initially reported as a solution to magnify the rate of expansion, reduce the rate of contraction, and then improve the security properties of the Lorenz dynamics. The new dynamics include four coupled differential equations with four bifurcation parameters <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>.
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>To calculate the equilibrium points of this dynamics, let <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> and solve the resulting equation system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">(2)</xref>. Three different equilibrium points <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are, then, found <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>.
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>5</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="1em" rowspacing="0.7em 1.4em 0.4em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="center center" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtable columnalign="center center" columnspacing="1em" rowspacing="4pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x3B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Points <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are symmetric about the plane <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and have identical behavior, as they have pretty similar Jacobian matrices <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, the same characteristic equation <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and then, eigenvalues <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">(5)</xref>. The resulting characteristic equations <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have no analytic solution and must be solved using numerical methods. Other stability criteria, such as Routh-Hurwitz, do not allow for obtaining an analytic expression either. In this context, an exhaustive study of all possible stability situations for the fixed points, to identify the regular, chaotic, and hyperchaotic regions in the dynamics is impractical because four different bifurcation parameters <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> should be handled. For some parameters (two, at least), a fixed value must be specified before any further analysis.
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>c</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>5</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>60</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>30</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>To obtain a valid value for some of the bifurcation parameters <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> we are applying the Liouville theorem <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> to analyze how the trajectory&#x2019;s volume in the phase space evolves. In stable (chaotic or not) dynamical systems the change rate for the unitary volume occupied by the trajectory must be negative <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">(7)</xref>. As seen, parameter <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> contributes to the expansion of this volume, while parameters <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> contribute to the contraction. We propose to compensate for the offset in the change rate by fixing <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Additionally, we propose <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>, after a heuristic investigation process. In conclusion, to ensure that the dynamic is stable, some restrictions must be observed by parameters <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref>.
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> shows a bidimensional numerical analysis of the eigenvalues associated with the fixed point <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. As seen, <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> presents a positive real eigenvalue (<inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) for all possible combinations of bifurcation parameters. Then, <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is unstable (at least in one direction). The remaining three eigenvalues (<inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) are complex with a negative real part. Approximately, in the region <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> imaginary parts of all these three eigenvalues turn zero. Therefore, the trajectories do not oscillate around the fixed point before exiting the unstable direction. Outside this region, the imaginary parts are positive, and the trajectories oscillate around a fixed point <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> before leaving through an unstable direction.
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Two-dimensional analysis of <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">0</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> eigenvalues and stability</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>The eigenvalues associated with fixed points <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are two pairs of complex conjugate numbers <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>, as seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>. Trajectories, then, are always oscillating around these two fixed points. One of these pairs (<inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) presents an always-negative real part, while the other two eigenvalues (<inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) vary their behavior. Approximately, real parts of these eigenvalues are positive in the region <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>, so for those combinations of bifurcation parameters in that region trajectories are unstable (they do not converge to the fixed point) and oscillating. Chaos, hyperchaos, and other regular structures are possible in this situation. Outside region <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> all eigenvalues have negative real parts and trajectories converge to the fixed points from all directions.
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Two-dimensional analysis of <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> eigenvalues and stability</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>However, although regions, where trajectories have an oscillating behavior, an unstable evolution, or a convergent flow, have been identified, it is not fully clear if the oscillating trajectories are regular, chaotic, or hyperchaotic. To identify the chaotic regions, the Lyapunov exponents must be analyzed.</p>
<p>In chaotic regions, at least one Lyapunov exponent must be positive, while in hyperchaotic regions, the number of positive exponents increases to two. Then, it is enough to study the two maximum Lyapunov exponents. For this study, we employ an algorithm based on the QR decomposition [<xref ref-type="bibr" rid="ref-60">60</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> (left) shows a bidimensional study of the maximum Lyapunov exponent <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. As seen, this exponent is positive in almost the entire studied area, except for a small square region <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> where it is negative <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref>. Then, chaotic trajectories are generated for any set of bifurcation parameters outside <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>70</mml:mn><mml:mo>&#x2227;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Maximum Lyapunov exponent. (Left): General analysis. (Right): Detailed analysis of chaotic region</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-3.tif"/>
</fig>
<p>In general, the maximum Lyapunov exponent varies in the range <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> as most chaotic dynamics do. However, in the region <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> much higher values are observed <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12a">(12a)</xref>, as seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> (right). In this region, values greater than six for the Lyapunov exponent are common, and even values greater than ten are discovered for some bifurcation parameters such as <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>77.46</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.767</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The maximum value <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>12.37</mml:mn></mml:math></inline-formula> is seen for <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>63.43</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.16</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
<disp-formula id="eqn-12a"><label>(12a)</label><mml:math id="mml-eqn-12a" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>60</mml:mn><mml:mo>&#x2227;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref> shows a bi-dimensional analysis of the second maximum Lyapunov exponent <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. As seen, this exponent is positive in, approximately, half of the studied region. Positive values for this exponent are lower and range in the interval <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Hyperchaos is detected in the region <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12b">(12b)</xref> where the maximum value <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.31</mml:mn></mml:math></inline-formula> is located at the point <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>73.37</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>9.2</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. As the maximum values for the maximum Lyapunov exponent <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and the second maximum Lyapunov exponent <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are not coincident, the parameter configuration with the higher entropy must be located using heuristic techniques.
<disp-formula id="eqn-12b"><label>(12b)</label><mml:math id="mml-eqn-12b" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Second maximum Lyapunov exponent</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-4.tif"/>
</fig>
<p>Considering all the previous results and some additional heuristic numeric research, in this paper we highlight three different configurations (see <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>). The first configuration was selected as an example of the regular structures generated by this new Lorenz-based dynamic. <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref> shows the resulting trajectory in the space phase. The structure is a standard limit cycle with a low entropy (as expected from a trajectory where all Lyapunov exponents are non-positive). Hereinafter, we refer to the definition of &#x201C;entropy&#x201D; in Kolmogorov-Sinai [<xref ref-type="bibr" rid="ref-61">61</xref>]. This definition is directly related (and is an extension of any physical system) to the Shannon-McMillan-Breiman Theorem and Shannon&#x2019;s idea of entropy [<xref ref-type="bibr" rid="ref-62">62</xref>], widely applied in engineering and information theory. Then, it is a proper signal definition for a cryptosystem. In this paper, we obtain the Kolmogorov-Sinai entropy through the Gram-Smitch orthogonalization of the Jacobian matrix.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Complexity of hyperchaotic signals for different configurations</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center">Bifurcation parameters</th>
<th align="center">Trajectories</th>
<th align="center">Lyapunov spectrum</th>
<th align="center">Kaplan-York dimension</th>
<th align="center">Kolmogorov-Sinai entropy</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>Regular</td>
<td>0.0035, &#x2212;0.4813</td>
<td>0</td>
<td>0.003</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>Chaotic</td>
<td>0.944, &#x2212;0.0084, &#x2212;6.197, &#x2212;6.3086</td>
<td>2.1517</td>
<td>0.95</td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>Hyperchaotic</td>
<td>5.00, 0.1284, 0.0006, <break/>&#x2212;8.006</td>
<td>3.589</td>
<td>5.13</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Regular attractor in the phase space</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>The remaining two configurations share the same value for the <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter, so it is interesting to analyze how the behavior of the dynamics changes as <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> evolves (given the value for <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>). <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref> shows the bifurcation diagram of the proposed dynamic, given the following set of parameters <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. As seen, chaotic or hyperchaotic trajectories are generated throughout the entire range. Regular structures only appear for values <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>10.38</mml:mn></mml:math></inline-formula> before disappearing and collapsing in a sink at <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10.72</mml:mn></mml:math></inline-formula> (Hopf bifurcation). Besides, there is a very narrow crisis region around <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4.28</mml:mn></mml:math></inline-formula>, although it is irrelevant to this study.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Bifurcation diagram for <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>For most values of the <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter, structures are just chaotic, and have a behavior similar to the Lorenz attractor, as described in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref> (second configuration) and can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>. Chaotic signals in this region show an entropy like the observed in other chaotic dynamics such as Lorenz or Chua&#x2019;s circuit (although it is slightly higher). The Lyapunov spectrum, on the other hand, only has one positive exponent; which is coherent with a chaotic trajectory. However, in Industry 4.0 cryptosystems, high-entropy signals are required, and the complexity of traditional chaotic trajectories is not enough. Hyperchaotic flows are needed.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Chaotic attractor in the phase space <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-7.tif"/>
</fig>
<p>To identify hyperchaotic structures, it is interesting to analyze the entire Lyapunov spectrum in the same range of <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter studied with the bifurcation diagram. <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> shows the evolution of the Lyapunov spectrum, given the following set of parameters <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. As seen, results are coherent with initial analyses and <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-4">4</xref>, but regions may be identified much more precisely. Specifically, hyperchaotic trajectories (those for which the second maximum Lyapunov exponent is positive) are located mainly in the range <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>1.02</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2.34</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula>, although some other narrow hyperchaotic regions (for example around <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>6.24</mml:mn></mml:math></inline-formula>) can be seen. In this paper, as presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>, we consider the trajectory generated for the parameter set <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. This hyperchaotic trajectory still has similarities with complex Lorenz&#x2019;s attractors (see <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>), although it is much denser than the chaotic structures discussed above.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>Lyapunov spectrum for <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-8.tif"/>
</fig><fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>Hyperchaotic attractor in the phase space <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-9.tif"/>
</fig>
<p>The proposed hyperchaotic signals are not associated with the maximum value of the maximum Lyapunov exponent (see <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-4">4</xref>), but they have the highest entropy (5.13) that we could identify, after exhaustively analyzing the proposed dynamics. This is, in fact, the most important characteristic of Industry 4.0 cryptosystems and key generation applications. The Kaplan-York dimension is, on the other hand, significantly higher than in chaotic structures and is just 10% lower than the possible maximum (four dimensions). Compared to the traditional Lorenz dynamics, in its most complex configuration, the entropy of the proposed dynamics is five times greater (as the maximum Lyapunov exponent and Kolmogorov-Sinai entropy is 0.912 for the Lorenz circuit [<xref ref-type="bibr" rid="ref-63">63</xref>]). Additionally, other stable four-dimensional implementations of Lorenz-based systems cannot increase their maximum Lyapunov exponent above 0.5 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-50">50</xref>]. The proposed dynamics in this paper can be implemented in a stable circuit and increases this entropy by up to ten times. Furthermore, compared to other recently reported hyperchaotic circuits (non-Lorenz-based, such as memristive circuits) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-64">64</xref>], the Kaplan-York dimension of the proposed circuit is 20% higher. <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> shows these comparisons.</p>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Comparison of the complexity of the proposed system with other previous dynamics</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center">Chaotic dynamics</th>
<th align="center">Behavior</th>
<th align="center">Lyapunov spectrum</th>
<th align="center">Kolmogorov-Sinai entropy</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Proposed system</td>
<td>Hyperchaotic</td>
<td>5.00, 0.1284, 0.0006, &#x2212;8.006</td>
<td>5.13</td>
</tr>
<tr>
<td>Traditional Lorenz circuit [<xref ref-type="bibr" rid="ref-65">65</xref>]</td>
<td>Chaotic</td>
<td>0.9056, 0, &#x2212;14.5723</td>
<td>0.9056</td>
</tr>
<tr>
<td>Previous Lorenz-based 4D dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-52">52</xref>]</td>
<td>Hyperchaotic</td>
<td>0.4934, 0.4034, 0.0042, <break/>&#x2212;23.9010</td>
<td>0.897</td>
</tr>
<tr>
<td>Memristive circuits [<xref ref-type="bibr" rid="ref-53">53</xref>]</td>
<td>Chaotic</td>
<td>0.0899, 0, &#x2212;0.9986, &#x2212;1.0007, &#x2212;13.1189</td>
<td>0.0899</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In conclusion, the corresponding hyperchaotic signals are complex, unpredictable, and show a high entropy. They have sufficient characteristics to be employed in Industry 4.0 cryptosystems.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Circuit Implementation</title>
<p>The simplest and most direct way to design a circuit implementation (usually named &#x201C;canonical implementation&#x201D;) for a dynamic without clear physical meaning (such as the one we are analyzing), is to apply a variable change <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> to the original dynamics (so that the time variable is no longer non-dimensional) and put the equations in their integral form <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>; where &#x03C4; is the current derivation variable and T is a constant with time units. Then, it is possible to implement every resulting differential equation using operational amplifiers (OA), integrators, analog multipliers, etc.
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref> shows the proposed canonical implementation for the new hyperchaotic Lorenz-based dynamics. Kirchhoff&#x2019;s laws describe the circuit behavior using only the voltage at four key points <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">(15)</xref>. Now, if some special values are selected for resistors and capacitors in the circuit <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">(16)</xref>, and voltage signals are identified as variables in the dynamic, the proposed circuit is formally equivalent to hyperchaotic dynamics. As seen, control parameters <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> may be varied using just different values for resistors. Thanks to voltage-controlled resistors, for example, Industry 4.0 nodes could operate with the circuit and generate different trajectories for key generation at various moments.</p>
<fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>Circuit canonical implementation for the proposed hyperchaotic dynamics</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-10.tif"/>
</fig>
<p>However, this implementation has an important disadvantage. Any practical realization (using real hardware or simulation tools) requires resistors with very different values: from a few ohms to several megaohms. As the voltage values are similar at all points in the circuit (see <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref>), this huge difference among resistors causes currents to be highly variable. Eventually, this causes convergence problems, the circuit becomes unstable, and operational amplifiers tend to get saturated.</p>

<p>This circuit implementation, thus, is not useful for Industry 4.0 cryptosystems, where robust solutions able to operate for hours in a stable range are needed. Therefore, in this section, we propose a compact but robust implementation for the newly described hyperchaotic dynamic, where problems of the canonical implementation are solved.</p>
<p>We propose a new variable change, introducing a new parameter <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref>. This parameter is applied to every variable in the dynamic through a different function, so we create a difference in the dynamic range of signals, enough to reduce the dispersion in the resistors and current values. This approach has been proven successful in previous works [<xref ref-type="bibr" rid="ref-65">65</xref>]. We observed currents are higher in the sub-circuit generating <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> signal. Approximately, they show quadratic values, compared to currents at other points of the circuit. Besides, we observe the polarity of the <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> signal is inverted. Then, the proposed variable change corrects those differences <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">(18)</xref>.
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-20"><mml:math id="mml-ueqn-20" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>19</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-22"><mml:math id="mml-ueqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-23"><mml:math id="mml-ueqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>31</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>29</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>26</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>25</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>26</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>33</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>29</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>33</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>28</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-24"><mml:math id="mml-ueqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-25"><mml:math id="mml-ueqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-26"><mml:math id="mml-ueqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-27"><mml:math id="mml-ueqn-27" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-28"><mml:math id="mml-ueqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>16</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-30"><mml:math id="mml-ueqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-31"><mml:math id="mml-ueqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-32"><mml:math id="mml-ueqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>29</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-33"><mml:math id="mml-ueqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>26</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>25</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-34"><mml:math id="mml-ueqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>23</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>28</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-35"><mml:math id="mml-ueqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>31</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>19</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-36"><mml:math id="mml-ueqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2261;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>On the other hand, our objective is to improve the circuit robustness as much as possible, reducing noise and convergence problems. To do that, the number of elements in the circuit must be reduced. So instead of generating all sub-signals independently for every chaotic variable, we reuse all possible sub-signals. As seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. 11</xref>, the sub-circuit generating <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> signal is the largest, with five active elements (two times the number of active circuit elements required to generate other signals). Then, the second equation is rewritten to reduce the number of circuit elements and enable the re-usage of sub-signals <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">(19)</xref>.
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>5</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-11">
<label>Figure 11</label>
<caption>
<title>Proposed circuit implementation for the proposed hyperchaotic dynamics</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-11.tif"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. 11</xref> shows the proposed circuit. This robust circuit implementation only includes nine active components, while the canonical implementation requires fourteen. Besides, standard analog multipliers are being replaced by the AD633 component; a very usual commercial multiplier but with a more complex transference function (see <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Fig. 12</xref>). Analyzing the circuit as before <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref> and applying some special restrictions among resistors and capacitors <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref>, it is possible to confirm that the new circuit represents hyperchaotic dynamics. The value for <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> parameter must be determined experimentally (see <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>).
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-12">
<label>Figure 12</label>
<caption>
<title>AD633 component</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-12.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Circuit Synchronization</title>
<p>An essential functionality for any symmetric cryptosystem is secret key sharing among all communicating remote elements. This sharing mechanism may be based on software protocols but hardware-enabled key generation solutions may apply signal processing techniques to allow two remote devices to calculate the same key independently.</p>
<p>In Industry 4.0 cryptosystems where keys are produced from signals generated in an electronic circuit, as in the proposed solution, it is enough to synchronize remote circuits to ensure that all remote communicating devices calculate identical symmetric secret keys.</p>
<p>Different methods and definitions for synchronization have been reported, but in this paper, we follow the proposals of Pecora et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-66">66</xref>]. In particular, we use schemes for complete synchronization based on transmitter-receiver decomposition, as they are the most robust ones (although they are not the most general ones). In complete synchronization, all chaotic signals in a circuit are synchronized, in magnitude and phase, with the signals in a master circuit. To do that, in the transmitter-receiver decomposition, the circuit is divided into two subsystems (the transmitter and the receiver). Signals from the master transmitter sub-circuit are injected into the slave receiver subcircuit. The transmitter sub-circuit may be removed from the slave circuit. Under these conditions, the signals in the receiver subcircuits are synchronized (specifically, the slave signals follow the evolution in the master circuit).</p>
<p>Transmitter and receiver subcircuits may have any number of dimensions, but for cryptographic applications, it is interesting to reduce the exchange of critical secret information as much as possible. Then, synchronization schemes where only one signal must be shared between the slave and the master circuits are the most secure and employed in Industry 4.0 scenarios. For the proposed four-dimensional hyperchaotic circuit, four possible one-dimensional complete synchronization schemes may be defined (see <xref ref-type="fig" rid="fig-13">Fig. 13</xref>).</p>
<fig id="fig-13">
<label>Figure 13</label>
<caption>
<title>Possible one-dimensional complete synchronization schemes (a) synchronization signal x<sub>1</sub> (b) synchronization signal x<sub>2</sub> (c) synchronization signal
x<sub>3</sub> (d) synchronization signal x<sub>4</sub> Besides</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-13.tif"/>
</fig>
<p>However, not all of these schemes have the potential to generate robust synchronization. In the transmitter-receiver decomposition, synchronization is only possible if the trajectories are stable under perturbations transversal to the synchronization manifold. Transversal or conditional Lyapunov exponents evaluate the receiver sub-circuit stability when operating within the synchronization manifold. Then, if all conditional Lyapunov exponents are negative, complete synchronization is possible. <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref> shows the results of this analysis. In any case, this is just a sufficient condition, but not necessary. Then, synchronization may be reached even with positive Lyapunov exponents, although it is not common.</p>
<table-wrap id="table-3">
<label>Table 3</label>
<caption>
<title>Conditional Lyapunov exponents for different transmitter-receiver decompositions</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Scheme</th>
<th>Transmitter</th>
<th>Receiver</th>
<th colspan="2">Conditional lyapunov exponents</th>
</tr>
<tr>
<th/>
<th/>
<th/>
<th align="center">Chaotic <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">20</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">4</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">10</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
<th align="center">Hyperchaotic <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">20</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">4</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>(a)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.0016</td>
<td>0.0029</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;1.7916</td>
<td>&#x2212;0.0028</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;2.0042</td>
<td>&#x2212;2.0000</td>
</tr>
<tr>
<td>(b)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;3.0031</td>
<td>&#x2212;1.9894</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;5.9899</td>
<td>&#x2212;2.1412</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;6.0010</td>
<td>&#x2212;2.8666</td>
</tr>
<tr>
<td>(c)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.0042</td>
<td>0.0029</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;1.9870</td>
<td>&#x2212;3.1925</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;7.0136</td>
<td>&#x2212;4.2221</td>
</tr>
<tr>
<td>(d)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.7980</td>
<td>3.4312</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;0.3166</td>
<td>&#x2212;0.0652</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>&#x2212;10.4775</td>
<td>&#x2212;5.3652</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>As seen in <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref>, only scheme (b) shows fully negative conditional Lyapunov exponents for all kinds of trajectories and values of the <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameter. <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref> shows the trajectory in the phase space for the synchronized signals in every possible transmitter-receiver decomposition. Scheme (b) generates a perfect line with a positive slope, indicating complete synchronization. Scheme (d) presents positive exponents, and a simple numerical study proves synchronization is not feasible (see <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref>, where the signal evolves decoupled). Finally, schemes (a) and (c) have some null exponents. <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref> shows that synchronization is feasible, but we have some restrictions. First, synchronization in scheme (a) is only complete in phase. This can be detected as composed synchronized signals do not generate a perfect line in <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref>, but a structure with a certain non-null width. Later, scheme (c) generates anti-synchronization. This is evident as the composed trajectories (see <xref ref-type="fig" rid="fig-14">Fig. 14</xref>) have a negative slope. In anti-synchronization, signals in the slave and master circuits are oppositive. In certain applications, these kinds of synchronization may be useful, but in key generation systems synchronization must be complete to ensure that all communicating devices are calculating the same key.</p>
<fig id="fig-14">
<label>Figure 14</label>
<caption>
<title>Synchronization study in the phase space</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-14.tif"/>
</fig>
<p>As a result, we propose scheme (b) as the most appropriate synchronization scheme for Industry 4.0 cryptosystems. This scheme can reach complete synchronization regardless of the values for the bifurcation parameters. We define the error function <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as the difference between signals in the master and slave circuits <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">(22)</xref>. In complete synchronization, the error function must be null. The resulting differential equation system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">(23)</xref> is separable, and equations <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> may be solved independently. We propose the Lyapunov function <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">(24)</xref> meeting two conditions, being <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> positive:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Function <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a global minimum in the origin <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">(25)</xref>.</p></list-item>
<list-item>
<p>Temporal derivation of function <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is negative for any value of <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">(26)</xref>.</p></list-item>
</list>
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>00</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In these conditions, the second Lyapunov&#x2019;s theorem (asymptotic stability) guarantees functions <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> tend to zero as time passes <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref>.
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, when time passes (<inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), the original system of differential <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref> is reduced to one single <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref>, which (besides) has an analytical solution <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">(29)</xref>. The solution, finally, tends to zero as time passes <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref>; so, finally, we can conclude that the error function tends to be null <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref> and signals in the slave circuit are synchronized with signals in the master circuit <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">(32)</xref>.</p>
<p>Using hardware technologies and considering the robust circuit implementation for the new hyperchaotic dynamics proposed in this paper, the previously discussed synchronization scheme (b) may be physically built. <xref ref-type="fig" rid="fig-15">Fig. 15</xref> shows the proposed circuit synchronization scheme, where the red line is the synchronization signal. The values of resistors and capacitors are identical in both subcircuits (transmitter and receiver), and previous analyses (<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">(21)</xref>) are also valid for this circuit. As seen, the receiver sub-circuit only needs six active elements. This reduction also helps to create compact low-cost implementations for Industry 4.0 cryptosystems.</p>
<p><disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>

<fig id="fig-15">
<label>Figure 15</label>
<caption>
<title>Proposed circuit implementation for two synchronized dynamics</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-15.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Hardware Implementation and Experimental Validation</title>
<p>The proposed circuit and the associated synchronization scheme were built using two different techniques. First, circuit simulation tools were employed to evaluate the performance of the proposed circuit under real operating conditions. Second, the circuits were implemented using discrete electronic components.</p>
<p>Regarding the circuit simulation, PSpice software version 16.3 (distributed as part of Cadence OrCAD 16.3 suite) was used. Operational amplifiers were simulated using the TL082 model, and AD633 elements were simulated using models provided by PSpice libraries. The remaining passive elements were also simulated according to traditional PSpice models. Transient simulations were employed to calculate the hyperchaotic signals. Results were analyzed using PSpice AD software. Temporal signals, attractors, and synchronization signals in the phase space were studied. <xref ref-type="fig" rid="fig-16">Fig. 16</xref> shows the most relevant results, while <xref ref-type="table" rid="table-4">Table 4</xref> describes in detail all the values for all circuit components employed to get those results.</p>
<fig id="fig-16">
<label>Figure 16</label>
<caption>
<title>Circuit simulation results: (left) chaotic attractor (right) synchronization study</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-16.tif"/>
</fig><table-wrap id="table-4">
<label>Table 4</label>
<caption>
<title>Values for circuit elements</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th><inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">1</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">2</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">3</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">4</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.5</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>33</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>33</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>13</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>14</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>15</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>K</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td><inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.8</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
<td/>
<td><inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>As seen, the circuit is stable and converges to an oscillating chaotic trajectory. In addition, the synchronization is perfect. The good circuit behavior in simulation tools is enough evidence to analyze a physical hardware implementation. Physical circuit implementation was based on discrete elements, whose values are indicated in <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref>. All elements had a 5% tolerance. Voltage signals were monitored using analog (for attractor representation) and digital (for synchronization analysis) oscilloscopes. To be consistent with the previous circuit simulation, TL082 devices were used as operational amplifiers.</p>

<p><xref ref-type="fig" rid="fig-17">Fig. 17</xref> shows the chaotic attractors generated by the proposed circuit and captured by the analog oscilloscopes, while <xref ref-type="fig" rid="fig-18">Fig. 18</xref> shows a regular structure. Additionally, in <xref ref-type="fig" rid="fig-19">Fig. 19</xref>, we present the composition of two synchronized signals in the phase space. The image was obtained using a digital oscilloscope. <xref ref-type="fig" rid="fig-20">Fig. 20</xref> shows the employed experimental testbed. As seen, chaotic structures are like those numerically obtained (differences may appear due to tolerance of components), and synchronization is complete, as required in Industry 4.0 cryptosystems.</p>
<fig id="fig-17">
<label>Figure 17</label>
<caption>
<title>Chaotic attractor in the proposed circuit <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. (left) <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (center) <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (right) <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-17.tif"/>
</fig><fig id="fig-18">
<label>Figure 18</label>
<caption>
<title>Regular attractor in the proposed circuit <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-18.tif"/>
</fig><fig id="fig-19">
<label>Figure 19</label>
<caption>
<title>Synchronization results from the hardware circuit</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-19.tif"/>
</fig><fig id="fig-20">
<label>Figure 20</label>
<caption>
<title>Experimental testbed</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-20.tif"/>
</fig>
<p>To determine if the proposed solution improves the security and key generation in Industry 4.0 cryptosystems, the performance of this new circuit must be studied in a real application scenario. To do that, the hardware circuit was connected to an Arduino Uno microcontroller, where the Trifork PRNG [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] was operating. Two different kinds of seeds fed this PRNG. The first seed was a fixed vector of pseudorandom numbers. The second seed was a dynamic array of numbers obtained through the direct sampling, quantification, and digitalization of hyperchaotic signals from the circuit. The resulting random number flows were introduced into the NIST PRNG test suite. The results obtained are shown in <xref ref-type="table" rid="table-5">Table 5</xref>.</p>
<table-wrap id="table-5">
<label>Table 5</label>
<caption>
<title>Results: NIST PRNG test suite</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Test</th>
<th>Fixed random vector (Score)</th>
<th>Chaotic dynamic vector (Score)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Random excursions</td>
<td>113/122 (92.6%)</td>
<td>121/122 (99.2%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Cumulative sums</td>
<td>188/200 (94%)</td>
<td>199/200 (99.5%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Random excursions variant</td>
<td>117/122 (95.9%)</td>
<td>120/122 (98.3%)</td>
</tr>
<tr>
<td>FFT</td>
<td>186/200 (93%)</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Runs</td>
<td>196/200 (98%)</td>
<td>196/200 (98%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Rank</td>
<td>198/200 (99%)</td>
<td>200/200 (100%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Longest run</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Block frequency</td>
<td>194/200 (97%)</td>
<td>194/200 (97%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Approximate entropy</td>
<td>174/200 (87%)</td>
<td>196/200 (98%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Non-overlapping template</td>
<td>183/200 (91.5%)</td>
<td>198/200 (99%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Linear complexity</td>
<td>179/200 (89.5%)</td>
<td>199/200 (99.5%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Serial</td>
<td>198/200 (99%)</td>
<td>198/200 (99%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Frequency</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
<td>198/200 (99%)</td>
</tr>
<tr>
<td>Universal</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
<td>195/200 (97.5%)</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>As seen, all scores improve or at least remain with the same value. The greatest improvement is observed in the tests &#x201C;Random excursions&#x201D;, &#x201C;Cumulative sums&#x201D;, &#x201C;FFT (Fast Fourier Transform)&#x201D; and &#x201C;Non-overlapping template&#x201D;. All improved the score by around 10% when the proposed chaotic circuit was employed. Also, the improvement in the tests &#x201C;Approximate entropy&#x201D; and &#x201C;Linear complexity&#x201D; is notable, slightly above 11%.</p>
<p>Therefore, we can conclude that the proposed hardware-enabled key generation solution improves the security of commonly used mechanisms by up to 11%.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Security Risks and Discussions</title>
<p>The proposed scheme has a primary secret key: the circuit configuration. In particular, the value for bifurcation parameters <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> must be undisclosed. Although values for <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameters are fixed and potentially well-known by attackers, the values for <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameters must be fully secret.</p>
<p>In this context, the objective for an attacker is to capture the secret value of <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> parameters. Being <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> the actual secret values of bifurcation parameters in the Industry 4.0 cryptosystem <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>, and <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> the values for bifurcation parameters in an attacking circuit or dynamic <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">(34)</xref>; the objective for the attacker is to make the parameter capture error <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref> tend to zero as time passes <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>.
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Synchronization schemes have a critical point: the synchronization signal could be captured by an attacker while being transferred from the master circuit to the slave circuit. In general, this is not a long-term risk, since any circuit trying to synchronize with the master circuit needs a continuous signal injection (not only a short burst) because synchronization is lost as soon as the control signal disappears. Thus, an attacking circuit could not get synchronized for a long time. However, if using this synchronization signal the attacker can capture the value for the bifurcation parameters, the cryptosystem would be vulnerable in the long term.</p>
<p>In this scenario, the synchronization error <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">(37)</xref> between the master circuit and a possible attacking circuit <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">(34)</xref> can be calculated together with its temporal evolution laws <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">(38)</xref>. Then, we propose an analytical expression for the parameter capture error <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where only signals known by the attacker are employed <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">(39)</xref>.
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Once more, the system of differential equations for the synchronization error is separable, and the first and fourth equations may be solved independently. Those equations are coupled to the equations controlling the parameter capture errors. Thus, if we propose now the Lyapunov function <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">(40)</xref> meeting two conditions, being <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> positive:
<list list-type="bullet">
<list-item>
<p>Function <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a global minimum in the origin <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref>.</p></list-item>
<list-item>
<p>Temporal derivation of function <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is negative for any value of <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">(42)</xref>.</p></list-item>
</list>
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#xA0;&#xA0;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">&#x2200;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In these conditions, the second Lyapunov&#x2019;s theorem (asymptotic stability) guarantees functions <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> tend to zero as time passes <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-43">(43)</xref>. Then, when time passes (<inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>), the original system of differential <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eq. (38)</xref> just reduces to one single <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">Eq. (44)</xref>. This same equation was analyzed in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, and we conclude that synchronization error <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> also tends to zero as time passes (<inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula>).
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>So, finally, we can conclude that secret parameters could be captured from the master circuit just using the synchronization signal. However, the Lyapunov theorem does not consider practical limitations caused by component tolerances, numerical errors, and, very importantly in the case of attacking circuits, limited access to the synchronization signal. <xref ref-type="fig" rid="fig-21">Fig. 21</xref> shows the evolution of the synchronization errors, while <xref ref-type="fig" rid="fig-22">Fig. 22</xref> shows the evolution of attacking parameters <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Those figures are obtained for a chaotic trajectory, where <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-21">
<label>Figure 21</label>
<caption>
<title>Synchronization errors for an attacking circuit</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-21.tif"/>
</fig><fig id="fig-22">
<label>Figure 22</label>
<caption>
<title>Evolution of the captured parameters</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMC_59012-fig-22.tif"/>
</fig>
<p>As seen, synchronization is almost complete but not fully. Although the convergence speed is good (as expected from an asymptotically stable system), and an attacking circuit could capture the secret parameter using just a burst of the synchronization signal, the captured parameters show an error between 5% and 10% that does not decrease with time. It is caused by numerical problems, variations caused by circuit noise, etc. The same behavior can be seen in chaotic signals (<xref ref-type="fig" rid="fig-20">Fig. 20</xref>), where a long-term error is very clear in all dimensions.</p>
<p>In conclusion, Industry 4.0 cryptosystems can enhance their security using the proposed hyperchaotic circuit, but the sampling, digitalization, and key generation solutions must be very precise. It is essential to ensure that the seeds and keys are sensible and may change if chaotic signals change their value by more than 5%. In that case, the attacking circuits will not be able to calculate any secret key, although they are particularly synchronized with the master circuit.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<label>7</label>
<title>Conclusions</title>
<p>In this paper, we propose a robust hyperchaotic circuit to generate unpredictable electric signals for key generation solutions in Industry 4.0 cryptosystems. The circuit is based on a hyperchaotic dynamic system, showing a large catalog of structures, four different secret parameters, and producing four high-entropy voltage signals. In particular, numerical results show that hyperchaotic signals with an entropy of up to 5.31 are generated by the new dynamics. In addition, the proposed circuit is compact and robust, addressing convergence problems in traditional canonical implementations.</p>
<p>Synchronization schemes enabling the correct calculation and distribution of secret keys among all remote communicating modules are also analyzed and discussed. The transmitter-receiver decomposition is selected as the most robust option, and both circuit simulations and physical hardware implementations have been proven to be synchronized using this scheme.</p>
<p>The proposed circuit implementation allows for great miniaturization, so the proposed cryptosystem is useful in Cyber-Physical Systems, seamlessly integrated into industrial solutions, especially when sensor nodes are employed to make autonomous decisions (for example, in ambient intelligence platforms). High-entropy keys improve system protection against intruders and anomaly injection attacks. Wearable biometric or supervisory control applications can also benefit from this approach in Industry 4.0 scenarios.</p>
<p>Security risks and intruder and attacker models for the proposed solution are explored too, discovering how key generation solutions must be precise while sampling and digitalizing chaotic signals, to prevent attackers from replicating secret keys. The results show that the random properties of PRNG improved by up to 11% when seeds were calculated through the proposed circuit.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>The authors also gratefully acknowledge the helpful support of Universidad Polit&#x00E9;cnica de Madrid.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>This work is supported by Comunidad de Madrid within the framework of the Multiannual Agreement with Universidad Polit&#x00E9;cnica de Madrid to encourage research by young doctors (PRINCE).</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>The authors confirm their contribution to the paper as follows: study conception and design: Borja Bordel S&#x00E1;nchez, Fernando Rodr&#x00ED;guez-Sela; data collection: Ram&#x00F3;n Alcarria, Borja Bordel S&#x00E1;nchez; analysis and interpretation of results: Ram&#x00F3;n Alcarria, Tom&#x00E1;s Robles, Fernando Rodr&#x00ED;guez-Sela; draft manuscript preparation: Borja Bordel S&#x00E1;nchez, Tom&#x00E1;s Robles. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ghobakhloo</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Industry 4.0, digitization, and opportunities for sustainability</article-title>. <source>J Clean Prod</source>. <year>2020</year>;<volume>252</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>119869</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jclepro.2019.119869</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robles</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mart&#x00ED;n</surname> <given-names>D</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Cyber-physical systems: extending pervasive sensing from control theory to the Internet of Things</article-title>. <source>Pervasive Mob Comput</source>. <year>2017</year>;<volume>40</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>156</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.pmcj.2017.06.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robles</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Recognizing human activities in Industry 4.0 scenarios through an analysis-modeling- recognition algorithm and context labels</article-title>. <source>Integr Comput Aided Eng</source>. <year>2021</year>;<volume>29</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>83</fpage>&#x2013;<lpage>103</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3233/ICA-210667</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Munirathinam</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Industry 4.0: industrial internet of things (IIOT)</article-title>. <source>Adv Comput</source>. <year>2020</year>;<volume>117</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>129</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/bs.adcom.2019.10.010</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>de Rivera</surname> <given-names>DS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robles</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Process execution in Cyber-Physical Systems using cloud and Cyber-Physical Internet services</article-title>. <source>J Supercomput</source>. <year>2018</year>;<volume>74</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>4127</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11227-018-2416-4</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Poonpakdee</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Koiwanit</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yuangyai</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Decentralized network building change in large manufacturing companies towards Industry 4.0</article-title>. <source>Procedia Comput Sci</source>. <year>2017</year>;<volume>110</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>46</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.procs.2017.06.113</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Digital watermarking for enriched video streams in edge computing architectures using chaotic mixtures and physical unclonable functions</article-title>. In: <conf-name>International Symposium on Mobile Internet Security</conf-name>; <year>2019</year>; <publisher-loc>Berlin/Heidelberg, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>. p. <fpage>112</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Krugh</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mears</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A complementary cyber-human systems framework for Industry 4.0 cyber-physical systems</article-title>. <source>Manuf Lett</source>. <year>2018</year>;<volume>15</volume>:<fpage>89</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mfglet.2018.01.003</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kalor</surname> <given-names>AE</given-names></string-name>, <string-name><surname>Michelsanti</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chiariotti</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tan</surname> <given-names>ZH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Popovski</surname> <given-names>P</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Remote anomaly detection in Industry 4.0 using resource-constrained devices</article-title>. In: <conf-name>2021 IEEE 22nd International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC)</conf-name>; <year>2021 Sep 27&#x2013;30</year>; <publisher-loc>Lucca, Italy</publisher-loc>. p. <fpage>251</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/spawc51858.2021.9593188</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robles</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Lightweight encryption for short-range wireless biometric authentication systems in Industry 4.0</article-title>. <source>Integr Comput Aided Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>29</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>153</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3233/ICA-210673</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Or&#x00FA;e</surname> <given-names>AB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcarria</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>S&#x00E1;nchez-De-Rivera</surname> <given-names>D</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An intra-slice security solution for emerging 5G networks based on pseudo-random number generators</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2018</year>;<volume>6</volume>:<fpage>16149</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2018.2815567</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Maksymovych</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shabatura</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Harasymchuk</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karpinski</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jancarczyk</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sawicki</surname> <given-names>P</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Development of additive fibonacci generators with improved characteristics for cybersecurity needs</article-title>. <source>Appl Sci</source>. <year>2022</year>;<volume>12</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1519</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/app12031519</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Feali</surname> <given-names>MS</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Realization of a pseudo-random number generator utilizing two coupled Izhikevich neurons on an FPGA platform</article-title>. <source>Analog Integr Circuits Signal Process</source>. <year>2024</year>;<volume>119</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>68</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10470-023-02223-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Christou</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Crochemore</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Iliopoulos</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Quasiperiodicities in Fibonacci strings</article-title>. <source>Ars Comb</source>. <year>2016</year>;<volume>129</volume>:<fpage>211</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tseng</surname> <given-names>PH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname> <given-names>MH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname> <given-names>YH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lung</surname> <given-names>HL</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>KC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname> <given-names>CY</given-names></string-name></person-group>. <article-title>ReRAM-based pseudo-true random number generator with high throughput and unpredictability characteristics</article-title>. <source>IEEE Trans Electron Devices</source>. <year>2021</year>;<volume>68</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>1593</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TED.2021.3057028</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kim</surname> <given-names>MS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tcho</surname> <given-names>IW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname> <given-names>SJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Choi</surname> <given-names>YK</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Random number generator with a chaotic wind-driven triboelectric energy harvester</article-title>. <source>Nano Energy</source>. <year>2020</year>;<volume>78</volume>:<fpage>105275</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nanoen.2020.105275</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Al-khedhairi</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Elsonbaty</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdel Kader</surname> <given-names>AH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Elsadany</surname> <given-names>AA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic analysis and circuit implementation of a new 4D Lorenz-type hyperchaotic system</article-title>. <source>Math Probl Eng</source>. <year>2019</year>;<volume>2019</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>6581586</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2019/6581586</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kietzmann</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Schmidt</surname> <given-names>TC</given-names></string-name>, <string-name><surname>W&#x00E4;hlisch</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A guideline on pseudorandom number generation (PRNG) in the IoT</article-title>. <source>ACM Comput Surv</source>. <year>2022</year>;<volume>54</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>38</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1145/3453159</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Stip&#x010D;evi&#x0107;</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ko&#x00E7;</surname> <given-names>&#x00C7;K</given-names></string-name></person-group>. <chapter-title>True random number generators</chapter-title>. In: <source>Open problems in mathematics and computational science</source>. <publisher-loc>Berlin/Heidelberg, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>; <year>2014</year>. p. <fpage>275</fpage>&#x2013;<lpage>315</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Fan</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>G</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Learning from pseudo-randomness with an artificial neural network-does God play pseudo-dice?</article-title> <source>IEEE Access</source>. <year>2018</year>;<volume>6</volume>:<fpage>22987</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2018.2826448</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Acosta</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Addabbo</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tena-S&#x00E1;nchez</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Embedded electronic circuits for cryptography, hardware security and true random number generation: an overview</article-title>. <source>Int J Circuit Theory Apps</source>. <year>2017</year>;<volume>45</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>145</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cta.2296</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ding</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A high-performance pseudo-random number generator based on FPGA</article-title>. In: <conf-name>2009 International Conference on Wireless Networks and Information Systems</conf-name>; <year>2009 Dec 28&#x2013;29</year>; <publisher-loc>Shanghai, China</publisher-loc>. p. <fpage>290</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/WNIS.2009.67</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Merhi</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hernandez-Castro</surname> <given-names>JC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peris-Lopez</surname> <given-names>P</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Studying the pseudo random number generator of a low-cost RFID tag</article-title>. In: <conf-name>2011 IEEE International Conference on RFID-Technologies and Applications</conf-name>; <year>2011 Sep 15&#x2013;16</year>; <publisher-loc>Sitges, Spain</publisher-loc>. p. <fpage>381</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/RFID-TA.2011.6068666</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yu</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cai</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname> <given-names>Q</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A survey on true random number generators based on chaos</article-title>. <source>Discrete Dyn Nat Soc</source>. <year>2019</year>;<volume>2019</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>2545123</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2019/2545123</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wei</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Bias-free true random-number generator</article-title>. <source>Opt Lett</source>. <year>2009</year>;<volume>34</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>1876</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.34.001876</pub-id>; <pub-id pub-id-type="pmid">19529733</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Park</surname> <given-names>BK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kim</surname> <given-names>YS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kang</surname> <given-names>JS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yeom</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ye</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Practical true random number generator using CMOS image sensor dark noise</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2019</year>;<volume>7</volume>:<fpage>91407</fpage>&#x2013;<lpage>13</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2019.2926825</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Choi</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shin</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kim</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kim</surname> <given-names>KH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Random seed generation for IoT key generation and key management system using blockchain</article-title>. In: <conf-name>2020 International Conference on Information Networking (ICOIN)</conf-name>; <year>2020 Jan 7&#x2013;10</year>; <publisher-loc>Barcelona, Spain</publisher-loc>. p. <fpage>663</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/icoin48656.2020.9016518</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Arslan Tuncer</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaya</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>True random number generation from bioelectrical and physical signals</article-title>. <source>Comput Math Meth Med</source>. <year>2018</year>;<volume>2018</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>3579275</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2018/3579275</pub-id>; <pub-id pub-id-type="pmid">30065779</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ribeiro</surname> <given-names>LC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marcelino</surname> <given-names>ACO</given-names></string-name>, <string-name><surname>Garcia</surname> <given-names>GA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goncalves</surname> <given-names>DS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tarelho</surname> <given-names>LVG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Correa</surname> <given-names>LP</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>True random number generators for batch control sampling in smart factories</article-title>. In: <conf-name>2018 Workshop on Metrology for Industry 4.0 and IoT</conf-name>; <year>2018 Apr 16&#x2013;18</year>; <publisher-loc>Brescia, Italy</publisher-loc>. p. <fpage>213</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/METROI4.2018.8428319</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Di Patrizio Stanchieri</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>De Marcellis</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Palange</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Faccio</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A true random number generator architecture based on a reduced number of FPGA primitives</article-title>. <source>AEU Int J Electron Commun</source>. <year>2019</year>;<volume>105</volume>(<issue>58</issue>):<fpage>15</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aeue.2019.03.006</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bharat Meitei</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>FPGA implementation of true random number generator architecture using all digital phase-locked loop</article-title>. <source>IETE J Res</source>. <year>2022</year>;<volume>68</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1561</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1080/03772063.2021.1963333</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Saligedar</surname> <given-names>NK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mosazadeh</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khoie</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A true random number generator robust against PVT variation</article-title>. In: <conf-name>Electrical Engineering (ICEE), Iranian Conference on</conf-name>; <year>2018 May 8&#x2013;10</year>; <publisher-loc>Mashhad, Iran</publisher-loc>. p. <fpage>120</fpage>&#x2013;<lpage>4</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ICEE.2018.8472413</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Harsono</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname> <given-names>CM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>PUF-TRNG for a Secure Industry 4.0</article-title>. <source>Conf Ser</source>. <year>2020</year>;<volume>3</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>573</fpage>&#x2013;<lpage>81</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gong</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>True random number generators using electrical noise</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2019</year>;<volume>7</volume>:<fpage>125796</fpage>&#x2013;<lpage>805</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2019.2939027</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>[35]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Camara</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mart&#x00ED;n</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peris-Lopez</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Entrena</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A true random number generator based on gait data for the Internet of you</article-title>. <source>IEEE Access</source>. <year>2020</year>;<volume>8</volume>:<fpage>71642</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2020.2986822</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Luo</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>High speed true random number generator controlled by logistic map</article-title>. In: <conf-name>2021 IEEE 23rd International Conference on High Performance Computing &#x0026; Communications; 7th International Conference on Data Science &#x0026; Systems; 19th International Conference on Smart City; 7th International Conference on Dependability in Sensor, Cloud &#x0026; Big Data Systems &#x0026; Application (HPCC/DSS/SmartCity/DependSys)</conf-name>; <year>2021 Dec 20&#x2013;22</year>; <publisher-loc>Haikou, China</publisher-loc>. p. <fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/HPCC-DSS-SmartCity-DependSys53884.2021.00035</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Teh</surname> <given-names>JS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Samsudin</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A chaos-based authenticated cipher with associated data</article-title>. <source>Secur Commun Netw</source>. <year>2017</year>;<volume>2017</volume>(<issue>113</issue>):<fpage>9040518</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2017/9040518</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Teh</surname> <given-names>JS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Teng</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Samsudin</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A post-processing method for true random number generators based on hyperchaos with applications in audio-based generators</article-title>. <source>Front Comput Sci</source>. <year>2020</year>;<volume>14</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>146405</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11704-019-9120-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Drutarovsk&#x00FD;</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Galajda</surname> <given-names>P</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Chaos-based true random number generator embedded in a mixed-signal reconfigurable hardware</article-title>. <source>J Electr Eng</source>. <year>2006</year>;<volume>57</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>218</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jiteurtragool</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wannaboon</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Masayoshi</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>True Random Number Generator based on compact chaotic oscillator</article-title>. In: <conf-name>2015 15th International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT)</conf-name>; <year>2015 Oct 7&#x2013;9</year>; <publisher-loc>Nara, Japan</publisher-loc>. p. <fpage>315</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ISCIT.2015.7458370</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alcin</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Koyuncu</surname> <given-names>I</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tuna</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Varan</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pehlivan</surname> <given-names>I</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A novel high speed artificial neural network-based chaotic true random number generator on field programmable gate array</article-title>. <source>Int J Circuit Theory Apps</source>. <year>2019</year>;<volume>47</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>365</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cta.2581</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rusyn</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sadli</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mamat</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <collab>Mujiarto</collab>, <string-name><surname>Mada Sanjaya</surname> <given-names>WS</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Computer modelling of a new simple chaotic generator</article-title>. <source>J Phys: Conf Ser</source>. <year>2020</year>;<volume>1477</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>022010</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/1477/2/022010</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>[43]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mareca</surname> <given-names>MP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Improving the complexity of the Lorenz dynamics</article-title>. <source>Complexity</source>. <year>2017</year>;<volume>2017</volume>(<issue>34</issue>):<fpage>3204073</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2017/3204073</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>[44]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mareca</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordel</surname> <given-names>B</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Robust hardware-supported chaotic cryptosystems for streaming commutations among reduced computing power nodes</article-title>. <source>Analog Integr Circuits Signal Process</source>. <year>2019</year>;<volume>98</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>11</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10470-018-1262-x</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>[45]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wannaboon</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tachibana</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>San-Um</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A 0.18-&#x03BC;m CMOS high-data-rate true random bit generator through &#x0394;&#x03A3; modulation of chaotic jerk circuit signals</article-title>. <source>Chaos</source>. <year>2018</year>;<volume>28</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>063126</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5022838</pub-id>; <pub-id pub-id-type="pmid">29960412</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-46"><label>[46]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Park</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rodgers</surname> <given-names>JC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lathrop</surname> <given-names>DP</given-names></string-name></person-group>. <article-title>True random number generation using CMOS Boolean chaotic oscillator</article-title>. <source>Microelectron J</source>. <year>2015</year>;<volume>46</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>1364</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mejo.2015.09.015</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-47"><label>[47]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>JJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname> <given-names>DW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Duan</surname> <given-names>SK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>LD</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Memristor-based hyper-chaotic circuit for image encryption</article-title>. <source>Chin Phys B</source>. <year>2020</year>;<volume>29</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>110504</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1674-1056/abbbfe</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-48"><label>[48]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yu</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qian</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>Chaos-based application of a novel multistable 5D memristive hyperchaotic system with coexisting multiple attractors</article-title>. <source>Complexity</source>. <year>2020</year>;<volume>2020</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>8034196</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2020/8034196</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-49"><label>[49]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qian</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shen</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>Pseudorandom number generator based on three kinds of four-wing memristive hyperchaotic system and its application in image encryption</article-title>. <source>Complexity</source>. <year>2020</year>;<volume>2020</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>8274685</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2020/8274685</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-50"><label>[50]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wei</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aly</surname> <given-names>AA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A 4D hyperchaotic Lorenz-type system: zero-Hopf bifurcation, ultimate bound estimation, and its variable-order fractional network</article-title>. <source>Eur Phys J Spec Top</source>. <year>2022</year>;<volume>231</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>1847</fpage>&#x2013;<lpage>58</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjs/s11734-022-00448-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-51"><label>[51]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lai</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamical analysis and finite-time synchronization of grid-scroll memristive chaotic system without equilibrium</article-title>. <source>Chaos Solitons Fract</source>. <year>2023</year>;<volume>176</volume>:<fpage>114118</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2023.114118</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-52"><label>[52]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rajagopal</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sambas</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kacar</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cavusoglu</surname> <given-names>U</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vaidyanathan</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Azar</surname> <given-names>AT</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A new hyperchaotic temperature fluctuations model, its circuit simulation, FPGA implementation and an application to image encryption</article-title>. <source>Int J Simul Process Model</source>. <year>2018</year>;<volume>13</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>281</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1504/IJSPM.2018.093113</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-53"><label>[53]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Feudjio</surname> <given-names>ER</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tamba</surname> <given-names>VK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tagne</surname> <given-names>FK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tchahou Tchendjeu</surname> <given-names>AE</given-names></string-name>, <string-name><surname>Djatche</surname> <given-names>GP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mbanda Biamou</surname> <given-names>AL</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Dynamic analysis of a hyperchaotic hyperjerk circuit, FPGA implementation and its application in RNG for medical images encryption</article-title>. <source>Trans Indian Natl Acad Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>7</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>753</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s41403-022-00326-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-54"><label>[54]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nguyen</surname> <given-names>NT</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bui</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gagnon</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Giard</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaddoum</surname> <given-names>G</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Designing a pseudorandom bit generator with a novel five-dimensional-hyperchaotic system</article-title>. <source>IEEE Trans Ind Electron</source>. <year>2021</year>;<volume>69</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>6101</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2021.3088330</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-55"><label>[55]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vaidyanathan</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pehlivan</surname> <given-names>I</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dolvis</surname> <given-names>LG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jacques</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alcin</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tuna</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>A novel ANN-based four-dimensional two-disk hyperchaotic dynamical system, bifurcation analysis, circuit realisation and FPGA-based TRNG implementation</article-title>. <source>Int J Comput Appl Technol</source>. <year>2020</year>;<volume>62</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>20</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1504/IJCAT.2020.103921</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-56"><label>[56]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bonny</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Chaotic or hyper-chaotic oscillator? numerical solution, circuit design, MATLAB HDL-coder implementation, VHDL code, security analysis, and FPGA realization</article-title>. <source>Circuits Syst Signal Process</source>. <year>2021</year>;<volume>40</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>1061</fpage>&#x2013;<lpage>88</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00034-020-01521-8</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-57"><label>[57]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abderrahim</surname> <given-names>NW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Benmansour</surname> <given-names>FZ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Seddiki</surname> <given-names>O</given-names></string-name></person-group>. <article-title>FPGA implementation of a chaotic pseudo-random numbers generator</article-title>. <source>SN Comput Sci</source>. <year>2023</year>;<volume>4</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>410</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42979-023-01837-7</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-58"><label>[58]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rezk</surname> <given-names>AA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madian</surname> <given-names>AH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Radwan</surname> <given-names>AG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Soliman</surname> <given-names>AM</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Reconfigurable chaotic pseudo random number generator based on FPGA</article-title>. <source>AEU Int J Electron Commun</source>. <year>2019</year>;<volume>98</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>174</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aeue.2018.10.024</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-59"><label>[59]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Garcia-Bosque</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>P&#x00E9;rez-Resa</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>S&#x00E1;nchez-Azqueta</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aldea</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Celma</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Chaos-based bitwise dynamical pseudorandom number generator on FPGA</article-title>. <source>IEEE Trans Instrum Meas</source>. <year>2018</year>;<volume>68</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>291</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIM.2018.2877859</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-60"><label>[60]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Geist</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Parlitz</surname> <given-names>U</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lauterborn</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparison of different methods for computing Lyapunov exponents</article-title>. <source>Prog Theor Phys</source>. <year>1990</year>;<volume>83</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>875</fpage>&#x2013;<lpage>93</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1143/PTP.83.875</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-61"><label>[61]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Grassberger</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Procaccia</surname> <given-names>I</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Estimation of the Kolmogorov entropy from a chaotic signal</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. <year>1983</year>;<volume>28</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>2591</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.28.2591</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-62"><label>[62]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bromiley</surname> <given-names>PA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thacker</surname> <given-names>NA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bouhova-Thacker</surname> <given-names>E</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Shannon entropy, Renyi entropy, and information</article-title>. <source>Stat Inf Ser</source>. <year>2004</year>;<volume>9</volume>:<fpage>10</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-63"><label>[63]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Dmitrieva</surname> <given-names>LA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kuperin</surname> <given-names>YA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Smetanin</surname> <given-names>NM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chernykh</surname> <given-names>GA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Method of calculating Lyapunov exponents for time series using artificial neural networks committees</article-title>. In: <conf-name>2016 Days on Diffraction (DD)</conf-name>; <year>2016 Jun 27&#x2013;Jul 1</year>; <publisher-loc>St. Petersburg, Russia</publisher-loc>. p. <fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/DD.2016.7756827</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-64"><label>[64]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sahin</surname> <given-names>ME</given-names></string-name>, <string-name><surname>Demirkol</surname> <given-names>AS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guler</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hamamci</surname> <given-names>SE</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Design of a hyperchaotic memristive circuit based on Wien bridge oscillator</article-title>. <source>Comput Electr Eng</source>. <year>2020</year>;<volume>88</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>106826</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compeleceng.2020.106826</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-65"><label>[65]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Corron</surname> <given-names>NJ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A simple circuit implementation of a chaotic Lorenz system</article-title>. <source>Creat Consult Res Educ</source>. <year>2010</year> [cited 2025 Mar 27]. Available from: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://ccreweb.org/documents/physics/chaos/LorenzCircuit3.html">http://ccreweb.org/documents/physics/chaos/LorenzCircuit3.html.</ext-link></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-66"><label>[66]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Pecora</surname> <given-names>LM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Carroll</surname> <given-names>TL</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Driving systems with chaotic signals</article-title>. <source>Phys Rev A</source>. <year>1991</year>;<volume>44</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>2374</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.44.2374</pub-id>; <pub-id pub-id-type="pmid">9906218</pub-id></mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>