25 Arbeiten
Dieses Papier stellt ein einfaches mathematisches Modell vor, das die Paarungs-induzierte Bewegung aktiver und passiver Teilchen in einem zweidimensionalen System beschreibt und durch numerische Simulationen sowie theoretische Analysen gerade, kreisförmige und Slalom-Bewegungen sowie deren Bifurkation in Abhängigkeit von der Selbstpropulsion erklärt.
Diese Studie demonstriert durch numerische Simulationen und physikalische Experimente, dass zwei gekoppelte identische chaotische Lorenz-Oszillatoren bei Kopplungsstärken unterhalb des Synchronisations-Schwellenwerts gleichzeitig deterministische Kohärenz- und Antikohärenzresonanzen aufweisen, wobei erstere in den - und -Zeitverläufen und letztere in den -Oszillationen beobachtet werden.
Dieser erste Teil einer zweiteiligen Übersicht fasst phänomenologische Modelle und mikroskopische Ansätze zusammen, um die oft von der einfachen Arrhenius-Gleichung abweichende Temperaturabhängigkeit biologischer Prozesse zu beschreiben, wobei der Fokus auf der Definition operationaler Größen wie optimaler Temperaturen und thermischer Grenzen liegt.
Dieser zweite Teil der Arbeit untersucht netzwerkweite Mechanismen und stochastische sowie deterministische Modelle, die erklären, wie die Arrhenius-Abhängigkeit einzelner biochemischer Reaktionen auf Systemebene zu nicht-Arrhenius-Verhalten, thermischen Grenzen und Temperaturkompensation führt.
Das Paper stellt GradNet vor, ein KI-gestütztes Optimierungsframework, das Netzwerkarchitekturen als kontinuierlich differenzierbare Objekte behandelt, um zu zeigen, dass fundamentale Netzwerkeigenschaften wie Sparsität oder Fraktionierung spontan aus der Optimierung funktionaler Ziele unter realistischen Randbedingungen entstehen.
Die Studie identifiziert „Pseudo-Kohärenz" als einen neuen Mechanismus, bei dem nicht-normale pseudospektrale Verstärkung in linear stabilen, stochastischen Systemen ohne intrinsische Oszillatoren zu intermittierender kollektiver temporaler Organisation und scheinbaren Rhythmen führt.
Diese Arbeit stellt eine d-dimensionale Verallgemeinerung des Kuramoto-Modells auf Netzwerken mit Matrix-gewichteten Kopplungen vor und leitet mithilfe der Master-Stabilitäts-Funktion notwendige Bedingungen für die globale Synchronisation ab, wobei gezeigt wird, dass die synchrone Lösung für jede positive Kopplungsstärke auf jedem zusammenhängenden Netzwerk lokal stabil ist.
Diese Studie analysiert ein eindimensionales Modell für einen selbstbeweglichen Camphor-Scheibe, der durch eine zweite lokale Camphor-Quelle gestört wird, und zeigt durch numerische Simulationen sowie analytische Lösungen, dass die Rotorgeschwindigkeit eine ausgeprägte Asymmetrie aufweist, je nachdem, ob sich der Rotor der Störung nähert oder von ihr entfernt.
Die Studie entwickelt ein mathematisches Modell, das zeigt, wie positive soziale Rückkopplung zu abrupten, diskontinuierlichen Übergängen zwischen Gehorsam und Regelverletzung führt, während negative Rückkopplung kontinuierliche Phasenübergänge bewirkt, wodurch die Fragilität sozialer Ordnung unter schwachen Institutionen erklärt wird.
Diese Arbeit zeigt, dass in komplexen Netzwerken mit ungeraden Dynamiken und Kopplungsfunktionen durch Symmetriebrechung koexistierende Aktivitätsmuster aus aktiven und inaktiven Clustern entstehen können, die nicht auf Netzwerksymmetrien zurückzuführen sind, und analysiert deren Stabilität in Abhängigkeit von der Kopplungsstärke.
Die Studie untersucht kollektive Dynamiken in adaptiven, impulsgekoppelten Winfree-Netzwerken unter Frustration und zeigt, dass sich durch Hebbian-Plastizität ohne externe Einwirkung spontan verschiedene Zustände wie Frequenz-Cluster, Bump-Zustände und Chimären bilden, wobei analytische Stabilitätsbedingungen und neue Inkoherenzmaße die Übergänge zwischen diesen Phänomenen präzise charakterisieren.
Diese Studie untersucht adaptive Pendelnetzwerke und zeigt, dass Hebbian- und STDP-Lernregeln unterschiedliche kollektive Dynamiken wie Chimera- und Solitärzustände hervorrufen, wobei Solitärzustände erstmals rein durch Phasenverschiebungen ohne Verzögerungen oder externe Störungen entstehen.
Diese Arbeit berichtet über den experimentellen Nachweis und die numerische Leistungsbewertung des spontanen Symmetriebruchs-Maschinen (SSBM) an den Benchmark-Problemen K2000, wobei gezeigt wird, dass das System in der Lage ist, aus unterschiedlichen Anfangsfluktuationen heraus einen extrem stabilen Zustand zu finden.
Diese Arbeit entwickelt ein Rahmenwerk zur Untersuchung der Kollision gegenläufiger Schwärme und zeigt, dass eine Umleitung der Schwärme nach dem Zusammenstoß auftritt, wenn ein synchronisierter stabiler Geschwindigkeitszustand des Mehrschwarm-Verbunds existiert, wobei die Übergänge zwischen Streuung und Umleitung in Abhängigkeit von den Schwarmparametern analysiert und durch Simulationen validiert werden.
Die Studie untersucht, wie der Übergang von paarweisen zu dreiecksbasierten Wechselwirkungen in nanoassemblierten Netzwerken mit antiferromagnetischen Spins die Hystereseform verändert und geometrieinduzierte Selbstorganisierte Kritikalität im Barkhausen-Rauschen erzeugt, ohne dass magnetische Unordnung vorliegt.
Die Studie untersucht, wie die verborgene Geometrie von 5-Clique-Simplizialkomplexen und höherordentliche Wechselwirkungen die Synchronisation und Hysterese von Phasenoszillatoren beeinflussen, wobei sich zeigt, dass unterschiedliche architektonische Strukturen lokale Synchronisationsmuster begünstigen, die eine globale Synchronisation behindern.
Diese Arbeit leitet Lyapunov-Stabilitätsbedingungen und ein port-Hamiltonianisches Modell für die chaotische Synchronisation von memristiven Neuronen her und stellt ein entsprechendes physik-informiertes neuronales Netzwerk (pH-PINN) vor, das diese Strukturen aus Daten lernt.
Die Studie zeigt, dass in gekoppelten Oszillatoren mit Komponentenaustausch (Turnover) zwei unterschiedliche Phasenübergänge auftreten: eine Entkopplung und ein stochastisches Aussterben der Oszillationen, wobei Letzteres eine ausreichende Intensität sowohl der Kopplung als auch des Turnovers erfordert.
Diese Studie untersucht die Multistabilität in Ringnetzwerken von Phasenoszillatoren mit Frequenzheterogenität und Phasenverschiebung, zeigt, wie diese Parameter die Einzugsgebiete verschiedener synchroner Zustände beeinflussen, und schlägt eine Kontrollmethode vor, um das System gezielt in einen gewünschten Synchronisationszustand zu lenken.
Diese Studie entwickelt eine Phasenreduktionsmethode für räumlich ausgedehnte Reaktions-Diffusions-Systeme mit diskreter Verzögerung, validiert sie numerisch am Schnakenberg-Modell und demonstriert ihre Anwendung zur Optimierung der Synchronisationsstabilität.