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Il paper propone un modello matematico semplice che descrive il moto accoppiato di particelle attive e passive in due dimensioni, collegato da una molla lineare e soggetto a repulsione, rivelando tramite simulazioni e analisi teorica l'esistenza di moti rettilinei, circolari e a slalom in funzione dell'intensità dell'autopropulsione.
Lo studio dimostra, attraverso simulazioni numeriche e conferme sperimentali, che due oscillatori di Lorenz caotici accoppiati possono esibire simultaneamente risonanza di coerenza e anti-coerenza deterministica al variare della forza di accoppiamento, prima della sincronizzazione completa.
Questo primo articolo di una revisione in due parti esamina i modelli fenomenologici e microscopici utilizzati per descrivere le risposte delle reazioni biologiche alla temperatura, evidenziando le deviazioni dal comportamento di Arrhenius e definendo grandezze operative come le temperature ottimali e i limiti termici.
Questo articolo, seconda parte di una serie, esamina i meccanismi a livello di rete e le dinamiche emergenti che spiegano come le dipendenze termiche delle singole reazioni biochimiche si trasformino in risposte sistemiche non lineari, limiti termici e compensazione della temperatura, fornendo un ponte meccanicistico tra modelli empirici e l'organizzazione molecolare dei sistemi biologici.
Il paper introduce GradNet, un framework di ottimizzazione basato sul gradiente che inverte il paradigma tradizionale della scienza delle reti trattando la topologia come un oggetto differenziabile per progettare architetture che soddisfano obiettivi dinamici e vincoli di risorse, rivelando come caratteristiche canoniche emergano spontaneamente dall'ottimizzazione vincolata.
Il documento identifica un nuovo meccanismo di "pseudo-coerenza" in cui sistemi stocastici lineari stabili e privi di oscillatori intrinseci sviluppano comportamenti collettivi simili alla sincronizzazione grazie all'amplificazione pseudospettrale non normale, generando transizioni pseudo-critiche e correnti probabilistiche irreversibili senza biforcazioni di Hopf.
Questo lavoro generalizza il modello di Kuramoto a oscillatori d-dimensionali su reti con pesi matriciali, derivando condizioni necessarie per la sincronizzazione globale e dimostrando, tramite un approccio di stabilità master, che la soluzione sincrona è localmente stabile per qualsiasi forza di accoppiamento positiva su reti connesse.
Questo studio analizza un modello unidimensionale di un disco di canfora auto-propulso perturbato da una seconda sorgente, dimostrando tramite simulazioni numeriche e soluzioni analitiche che la velocità del rotore presenta una marcata asimmetria a seconda che si avvicini o si allontani dalla perturbazione, riproducendo fedelmente i risultati sperimentali.
Questo studio sviluppa un modello matematico che descrive come la persistenza delle infrazioni alle regole e le transizioni tra conformità e disobbedienza collettiva dipendano dal tipo di feedback sociale, mostrando che un feedback positivo genera transizioni di fase discontinue e bistabilità, mentre un feedback negativo porta a transizioni continue.
Questo lavoro identifica nuovi modelli di attività in rete composti da cluster attivi e inattivi coesistenti che sorgono dinamicamente senza richiedere simmetrie strutturali, analizzandone la formazione tramite rottura di simmetria e la stabilità attraverso perturbazioni trasversali.
Lo studio indaga le dinamiche collettive in una rete adattiva di Winfree accoppiata a impulsi sotto l'effetto di un parametro di frustrazione, rivelando per la prima volta l'emergenza spontanea di stati di sincronizzazione e "bump" senza forzatura esterna e caratterizzando tali regimi attraverso nuove misure di incoerenza e diagrammi di fase.
Questo studio dimostra come reti di pendoli adattativi con regole di apprendimento Hebbiano e STDP generino spontaneamente stati solitari e chimera, rivelando che la variazione del ritardo di fase è sufficiente a indurre tali comportamenti collettivi senza bisogno di ritardi temporali o accoppiamenti non locali.
Questo articolo presenta la verifica sperimentale su piccola scala e una simulazione numerica su larga scala della Spontaneous Symmetry Breaking Machine (SSBM) sul problema di riferimento K2000, dimostrando la sua capacità di esplorare stati estremamente stabili grazie a un principio fisico unico che ne costituisce un vantaggio rispetto ad altri simulatori.
Questo lavoro sviluppa un quadro teorico per studiare la collisione di sciami contro-movimenti, dimostrando che la loro ridirezione post-collisione avviene quando esiste uno stato sincronizzato di velocità stabile e fornendo modelli scalabili validati sia su agenti particellari che su robot.
Lo studio analizza i processi di inversione di spin in nanoassemblaggi geometrici, dimostrando come il bilanciamento tra interazioni a coppie e basate su triangoli modifichi i cicli di isteresi e generi rumore di Barkhausen con caratteristiche di criticità auto-organizzata indotte esclusivamente dalla geometria della rete.
Lo studio analizza come la geometria nascosta e le interazioni di ordine superiore in complessi simpliciali 4D, costruiti tramite aggregazione di 5-clique, influenzino la sincronizzazione e l'isteresi di oscillatori di fase, rivelando come diverse architetture strutturali e distribuzioni di frequenza possano favorire la formazione di gruppi localmente sincronizzati che ostacolano la sincronizzazione globale.
Questo studio dimostra la stabilità di sincronizzazione caotica in neuroni memristivi tramite un'analisi Lyapunov e un approccio port-Hamiltoniano, proponendo inoltre la prima rete neurale fisica (pH-PINN) in grado di apprendere l'Hamiltoniana di sincronizzazione preservandone la struttura conservativa e dissipativa.
Lo studio rivela che l'interazione tra accoppiamento e ricambio in un sistema di oscillatori accoppiati genera due transizioni distinte: la desincronizzazione e un fenomeno denominato "spegnimento stocastico delle oscillazioni", che si verifica solo quando entrambi i fattori sono sufficientemente intensi.
Questo studio analizza numericamente la multistabilità in una rete ad anello di oscillatori di fase con eterogeneità di frequenza e sfasamento, dimostrando come la distribuzione dei bacini di attrazione dipenda da questi parametri e proponendo un metodo di controllo per guidare il sistema verso uno stato sincronizzato specifico.
Questo studio sviluppa un metodo di riduzione di fase per sistemi di reazione-diffusione con ritardo discreto, introducendo una forma bilineare per ottenere la funzione di sensibilità di fase e dimostrandone l'efficacia numerica e applicativa nel sistema di Schnakenberg per ottimizzare la sincronizzazione.