Abstract This study, highlights the exact optical soliton solutions in the context of optical physics, centering on the intricate Hamiltonian amplitude equation with bifurcation and sensitivity analysis. This equation is pivotal in optics which underpins the understanding of optical manifestations, encompassing solitons, nonlinear consequences, and wave interactions. Applying an analytical expansion approach, we extract diverse optical solutions, having trigonometric, hyperbolic, and rational functions. Next, we utilize concepts from the principle of planar dynamical systems to investigate the bifurcation processes and chaotic behaviors present in this derived system. Additionally, we use the Runge–Kutta scheme to carry out a thorough sensitivity analysis of the dynamical system. It has been verified through this analytical process that small variations in beginning conditions have negligible effects on the stability of the solution using bifurcation analysis. Validation via Mathematica software ensures the accuracy of these findings. Furthermore, we employ dynamic visualizations, such as 2D, 3D, and contour plots, to illustrate various soliton patterns, including kink, multi-kink, single periodic, multi-periodic, singular, and semi-bell-shaped configurations. These visual representations provide a glimpse into the fascinating behavior of optical phenomena. The solutions obtained via this proposed method showcase its efficacy, dependability, and simplicity in comparison to various alternative approaches.

The time-fractional coupled Drinfel’d–Sokolov–Wilson (DSW) equation is pivotal in soliton theory, especially for water wave mechanics. Its precise description of soliton phenomena in dispersive water waves makes it widely applicable in fluid dynamics and related fields like tsunami prediction, mathematical physics, and plasma physics. In this study, we present novel soliton solutions for the DSW equation, which significantly enhance the accuracy of describing soliton phenomena. To achieve these results, we employed two distinct methods to derive the solutions: the Sardar subequation method, which works with one variable, and the Ω′Ω, 1Ω method which utilizes two variables. These approaches supply significant improvements in efficiency, accuracy, and the ability to explore a broader spectrum of soliton solutions compared to traditional computational methods. By using these techniques, we construct a wide range of wave structures, including rational, trigonometric, and hyperbolic functions. Rigorous validation with Mathematica software 13.1 ensures precision, while dynamic visual representations illustrate soliton solutions with diverse patterns such as dark solitons, multiple dark solitons, singular solitons, multiple singular solitons, kink solitons, bright solitons, and bell-shaped patterns. These findings highlight the effectiveness of these methods in discovering new soliton solutions and supplying deeper insights into the DSW model’s behavior. The novel soliton solutions obtained in this study significantly enhance our understanding of the DSW equation’s underlying dynamics and offer potential applications across various scientific fields.

Solitary waves, inherent in nonlinear wave equations, manifest across various physical systems like water waves, optical fibers, and plasma waves. In this study, we present this type of wave solution within the integrable Mikhailov–Novikov–Wang (MNW) equation, an integrable system known for representing localized disturbances that persist without dispersing, retaining their form and coherence over extended distances, thereby playing a pivotal role in understanding nonlinear dynamics and wave phenomena. Beyond this innovative work, we examine the stability and modulation instability of its gained solutions. These new solitary wave solutions have potential applications in telecommunications, spectroscopy, imaging, signal processing, and pulse modeling, as well as in economic systems and markets. To derive these solitary wave solutions, we employ two effective methods: the improved Sardar subequation method and the (℧′/℧, 1/℧) method. Through these methods, we develop a diverse array of waveforms, including hyperbolic, trigonometric, and rational functions. We thoroughly validated our results using Mathematica software to ensure their accuracy. Vigorous graphical representations showcase a variety of soliton patterns, including dark, singular, kink, anti-kink, and hyperbolic-shaped patterns. These findings highlight the effectiveness of these methods in showing novel solutions. The utilization of these methods significantly contributes to the derivation of novel soliton solutions for the MNW equation, holding promise for diverse applications throughout different scientific domains.

This study compares the performance of five machine learning algorithms—logistic regression, support vector machines, random forests, gradient boosting, and neural networks—for lung cancer prediction using demographic, lifestyle, and medical data from the UCI Machine Learning Repository. Gradient boosting and random forests achieved the highest accuracy (89% and 87%, respectively) and AUC-ROC scores (0.93 and 0.92), while neural networks reached 90% accuracy but presented interpretability limitations. Key predictors included smoking history, chronic disease, and respiratory symptoms, aligning with established risk factors. Ensemble methods, particularly gradient boosting and random forests, provided an optimal balance of accuracy and interpretability, highlighting their potential for clinical applications in early lung cancer detection.

Abstract Soliton solutions play a crucial role in modeling stable phenomena across optical communications, fluid dynamics, and plasma physics, owing to their stability and persistence in solving nonlinear equations. This study centers on the extended Sakovich equation, emphasizing the importance of soliton solutions in predicting and controlling localized wave behaviors, which advances nonlinear dynamics and its various applications due to its integrable properties and flexible soliton characteristics. This equation is applicable across diverse fields such as fluid dynamics, nonlinear optics, and plasma physics, where it effectively models nonlinear wave phenomena, including solitons and shock waves. Additionally, it provides crucial insights into wave propagation in biological systems and acoustics, making it a valuable tool for analyzing complex wave dynamics. Additionally, we investigate bifurcation and modulation instability within this equation, employing the improved Sardar subequation method and the          ℛ   ′     ℛ   ,   1   ℛ       \left(\phantom{\rule[-0.75em]{}{0ex}},\frac{{ {\mathcal R} }^{^{\prime} }}{ {\mathcal R} },\frac{1}{ {\mathcal R} }\right) method to derive solitary wave solutions. These methods yield a diverse range of waveforms – hyperbolic, trigonometric, and rational functions – validated rigorously using Mathematica software for accuracy. Graphical representations vividly display various soliton patterns, such as singular, multi-singular, periodic singular, kink, anti-kink, bell-shaped, Kuznetsov–Ma Breather, and parabolic-shaped, highlighting their effectiveness in revealing innovative solutions. Furthermore, a comparative analysis verified the novelty of our derived soliton solutions. This research significantly contributes to advancing soliton solutions for the Sakovich equation, promising diverse applications across scientific disciplines.