细胞内部扰动对钙振荡的维持

研究了由于体系内部随机扰动而产生的内噪音对有限尺寸钙离子体系的影响．结果表明内噪音可以在确定性体系不存在振荡的区域诱导出随机钙离子振荡．随着细胞体积的变化,振荡会在某个体积下显示最佳的行为,表明出现了体系尺寸共振．     

非线性单稳态系统中基于内禀振荡的随机共振

通过考察具有内禀振荡的单稳态非线性系统的随机振荡行为,研究了内禀振荡对噪声背景中微弱信号检测性能的影响.结果表明,输出信噪比和系统信噪比增益都表现出随机共振行为;该随机共振现象依赖于系统的选频特性,而系统的选频特性源于内禀振荡.该单稳态非线性系统表现出的这种源于内禀振荡的随机共振,可能为微弱信号检测系统的设计提供新思路.     

噪声诱导的钙离子体系随机共振研究

研究了外噪声对细胞内钙离子体系振荡的影响,结果表明外噪声可以在确定性体系不存在振荡的区域诱导出随机钙离子振荡。随着噪声强度的改变,振荡会在某一强度下显示最佳的行为,表明随机共振现象的出现。     

一种气液两相介质含气量检测的瞬态共振声谱法

从理论和实验角度研究了利用瞬态共振声谱法测量气液两相介质中气体含量的可行性.首先,通过数值模拟研究了腔内单气泡大小和位置以及腔内气体含量对谐振腔共振频率的影响;然后,建立一套瞬态共振声谱测量系统,实验考察了谐振腔共振频率和共振幅度随腔内气体流量的变化趋势,并对比了瞬态脉冲法和稳态扫频法所得测量结果的异同点.数值结果表明,谐振腔共振频率对腔内所含气体的体积变化非常敏感,在扰动体的体积非常小的情况下（与谐振腔的相对体积〈0.1%）,小气泡非常小的体积扰动就能引起共振频率的偏移发生很大的变化;小气泡位于腔体不同位置处时,所引起的共振频率偏移大小不同,在腔体中部时达到最大;而对固体小铝柱而言,相同的体积扰动所引起的共振频率差异基本可以忽略.实验结果也表明谐振腔共振声谱对腔内气体含量的变化非常敏感;当气液两相介质中气体含量较小时,共振频率和共振幅度随含气量的增大急剧减小;而当含气量达到较大值时,共振声谱的这种下降趋势逐渐趋于平缓.共振声谱实验测量结果的这种变化趋势与理论模拟结果相一致.另外,对气液两相流这种具有随机性和瞬时性的混合介质而言,在利用共振声谱法测量其含气量时,由于稳态扫描方法测量时间较长,无法完全反映被测介质的瞬态性,此时采用瞬态脉冲法测量更适合.该项研究在油井含气量的定量检测方面具有重要的应用价值.     

FitzHugh―Nagumo神经元模型非阈下响应的随机共振

研究了当FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型在弱信号激励下只有阈上振荡响应时的随机共振。研究结果表明:随着FHN神经元模型的分岔参数的增加,发生了一个由两个吸引子(阈上振荡和阈下振荡)变化到一个吸引子(阈上振荡)的分岔;当FHN神经元模型的分岔参数位于分岔点的右边时,在弱信号激励下系统的响应只有阈上振荡存在,此时在外噪声或者内噪声的调制下,系统响应的能量向输入信号频率处集中,而信噪比随噪声强度的变化曲线呈现出单峰曲线,随机共振发生了,并且此时随机共振发生的机制是由于系统运动在分岔点左右三个吸引子(两个在分岔前一个在分岔后)之间的跃迁而产生的。     

调幅波调制噪声的单模激光随机共振

将噪声和调幅波以相乘的形式引入到单模激光系统,用调幅波调制色抽运噪声,采用线性化近似方法计算了由色抽运噪声和色量子噪声驱动下的光强相关函数,通过对相关函数的傅里叶变换,得到光强的功率谱及信噪比.结果表明:信噪比随着抽运噪声自关联时间τ1和载波信号频率ω的变化均出现了广义随机共振;当抽运噪声自关联时间τ1大于某一值时,信噪比R是正值,R随τ1的增大出现一个极大值,即出现随机共振现象;信号和噪声引入形式不同,随机共振的形式也不同.     

交流电润湿作用下液滴的振荡行为特性

摘要：
实验研究了不同交流电频率下共面电极电润湿芯片上液滴的振荡行为特性.结果表明,在某些特定的输入频率下液滴出现共振,共振模态称为Pn（n=2,4,…）,且实验获得的共振频率值与线性理论预测值吻合良好.在共振模态Pn下,液滴振荡对称,表面呈现n/2个波峰.在相邻共振模态间存在某个临界频率,此时液滴振荡对称,但很微弱,且接触线宽度和液滴高度的振荡相位关系发生转变.小于此临界频率时,液滴接触线延展至最大时呈液瓣状,且液瓣的位置通过液滴的收缩和延展在水平面内周期性交替,液瓣数目随着相邻共振模态阶数n的升高而增加.大于此临界频率时,液滴振荡左右不对称,具体表现为液滴表面波的传动.预期这些液滴的非对称振荡会产生更为混乱的内部流动,从而增强微流控液滴混合器的混合效率.
     

平行板微管道内周期旋转电渗流动

研究了平行板微管道内周期旋转电渗流动.基于线性Poisson-Boltzmann方程和NavierStokes方程,利用本征函数展开法,求解了电渗流(Electroosmotic flow)速度和体积流率的解析解.在此基础上,研究了外加交流电场振荡频率α,旋转角速度频率ReΩ和电动宽度K对速度和体积流率的影响.结果表明,速度和体积流率的峰值随时间t先增大然后达到稳定的最大峰值,当速度峰值达到最大后,流速和体积流率都是随时间t的周期函数.速度和体积流率达到最大峰值所需要的时间随着ReΩ的增大而增大.     

耦合细胞体系中多重随机共振对噪声的选择效应

以Hǒfer提出的细胞内钙离子振荡模型为研究对象,考察了噪声诱导的钙振荡信号在一维双向耦合细胞体系中的传递行为,发现当单个细胞受到外噪声扰动时,其输出信号的信噪比（signal—to-noise ratio：SNR）会在两个不同的噪声强度处呈现极大值,表明噪声在细胞中可以诱导出双重随机共振现象．特别重要的是,当多个细胞耦合时,通过耦合作用,第一个细胞中的共振行为可以沿着耦合细胞链向下传递,并表现出不同的特征：离第一个细胞较近和较远的细胞表现出双重随机共振现象,而处于中间位置的细胞则表现出多重随机共振现象．并且,产生多重共振的细胞数目会随着耦合强度的增加而增多．这些现象表明细胞体系可以通过调节耦合强度,借助于多重共振机制,对噪声诱导的细胞信息做出有效的选择．     

野生果蝇生物钟模型中的相干共振现象

采用数值模拟方法,研究了Kloss提出的果蝇生物钟模型的在不同控制参数下的动力学行为,随后对这个果蝇生物钟模型中加入加性白噪声进行随机扰动分析.在系统处在离分岔点较远的稳定态时, 在M速度项上加入高斯型白噪声,发现系统利用噪声,产生协同效应,发生相干共振现象.并且,存在一个最优的噪音强度,使得噪声和体系之间达到了最佳匹配;另一方面,通过计算还发现系统受到高斯白噪声的扰动时,引起振荡的周期保持在24 h左右.     

内噪声对细胞体系钙振荡的积极作用

通过构建一个细胞内钙振荡的介观随机模型,采用化学朗之万方程,研究了内噪声对细胞内钙振荡的影响.研究结果发现,当体系处于由宏观确定性方程所确定的Hopf分叉点附近,并且此时体系的确定性动力学行为不发生振荡时,如果考虑内噪声的作用,就会有随机的钙振荡发生,并且这种钙振荡的规则度会随着内噪声强度的变化出现一个极大值,表明了内噪声随机共振的发生.     

分形高斯噪声驱动的神经元反馈模型中的随机共振现象

基于脑神经科学中的长程相关性和谱幂律形态的普遍性,使用分形高斯噪声建立了一类非线性神经元随机模型,研究了分形高斯噪声在非线性神经元模型中的增强信息传输作用。主要研究一般的反馈神经元模型中,加性分形高斯噪声诱导阈上随机共振现象发生的条件,满足一定条件的噪声强度和系统的Lipschitz条件的随机动力系统可发生阈下随机共振或阈上随机共振现象。理论和模拟结果都显示受分形高斯噪声激励的非线性神经元系统在二值输入的状态下互信息随着噪声强度的变化会达到最大值,并出现单峰状态,从而产生阈下随机共振和阈上随机共振现象。随机共振的现象发生与分形高斯噪声的Hurst指数有关。通过模拟,验证了分形高斯噪声可以增强神经元的信息传输作用。     

乘性噪声作用下线性模型中的随机共振

随机共振是指在一定噪声强度和外部激励的共同作用下,动力学系统的输出响应达到最大值的一种非线性现象。本文研究了乘性噪声作用下线性模型的随机共振现象。根据噪声的特性和线性系统理论,得到了系统输出幅度增益的精确表达式。研究发现,输出幅度增益是激励信号频率以及系统参数的非单调函数,即出现了随机共振现象。输出幅度增益随噪声强度、自相关率的增大而单调地增大。选择适当的参数,系统输出幅度增益可以大于1,即有噪声时的系统输出平均幅度可以大于无噪声时的输出幅度增益。该结果对于微弱信号检测有一定的意义,对于传统的线性系统理论是一个有益的补充。     

周期调制噪声驱动的具质量涨落的欠阻尼谐振子的随机共振

本文研究了周期调制噪声驱动的具有质量涨落的欠阻尼谐振子的随机共振,其中的振子质量的涨落为对称双态噪声而内噪声为高斯噪声.通过Shapiro-Loginov公式和Laplace变换,本文得到了系统稳态响应的一阶矩的解析表达式,接着利用Routh-Hurwitz判据推导了系统响应的一阶矩的稳定性条件,进而通过数值仿真研究了系统响应的一阶矩与系统各参数间的依赖关系.仿真结果表明稳态响应振幅与周期输入信号频率、涨落噪声参数及系统固有参数均呈非单调变化关系,模型出现真实共振、广义随机共振和参数诱导共振等丰富的随机共振现象.进而,本文的研究还表明质量涨落噪声和周期信号调制噪声的相互协作将导致系统的一些新的共振效应出现,比如关于系统稳态响应振幅与驱动频率的双峰共振及关于某些噪声参数的单谷共振行为.     

关联色噪声对具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统稳定性和瞬态性质的影响

基于具有催化作用的Michaelis-Menten反应模型,得到一种更全面的具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统的一维朗之万方程.考虑肿瘤细胞增殖过程中生长环境等因素的变化而导致生长率和死亡率的波动,通过线性化近似和最快下降等方法计算系统的稳态概率分布函数和平均首次通过时间,并以此作为观察肿瘤细胞生长过程中的稳定性和瞬态性质的窗口,分析噪声对肿瘤细胞生长过程的影响.结果表明：1)当改变噪声强度D和Q时,肿瘤细胞数概率分布函数Pst(x)的结构会发生改变,系统产生多极值和单极值之间的结构转换,导致系统产生类相变;2)平均首次通过时间T＋(xu→x＋)是乘性噪声强度D的单调增函数,T－(xu→x－)却是D的单调减函数;3)T＋(xu→x＋)随加性噪声强度Q变化的图像出现一个类似“共振峰”的极大值,而T－(xu→x－)是关于Q的减函数;4)T＋(xu→x＋)随噪声间关联时间τ变化时,表现出单调递减和“共振峰”两种状态的转换,而T－(xu→x－)的图像随τ的变化呈现出单峰值样态;5)T＋(xu→x＋)随噪声间关联强度λ的变化出现类似于“共振峰”的极大值,T－(xu→x－)是λ的单调减函数.上述结果有助于人们掌握肿瘤细胞的生长动力学特性,不仅能够为临床上肿瘤细胞生长研究提供一定理论基础,而且还能为临床医学上肿瘤检测和治疗提供理论指导,对控制和治疗肿瘤疾病有一定的指导意义.     

相关噪声驱动下一种特殊非对称非线性系统的随机共振研究

本文分析了在乘性非高斯噪声与加性高斯噪声驱动下的一种特殊非对称双稳系统的随机共振现象. 我们使用统一色噪声逼近、路径积分法、二态模型理论对本文郎之万方程进行马尔科夫逼近,从而得到系统的稳态概率分布与信噪比. 仿真结果得知,非高斯噪声与高斯噪声强度驱动下的信噪比均存在随机共振,且非高斯噪声偏差参数、噪声相关时间、非对称系数、互相关强度等参数均对其有影响. 本文分别讨论了非高斯噪声偏差参数,非高斯噪声的相关时间,互相关强度,周期信号幅度和非对称系数等参数对信噪比的影响.