吸引与排斥耦合神经元中的稳定幅度奇异态

在耦合振子系统中,表现为具有振幅空间相关性的振子与空间非相关性的振子共存的幅度奇异态与动物半脑睡眠的内在机制密切相关,因其具有初值敏感性和存活时间较短的特点而常被认为是走向系统同步时的过渡态.该文通过在耦合系统中引入吸引与排斥耦合作用,耦合神经元振子系统会随着吸引耦合作用强度的增加从相位奇异态走向稳定的幅度奇异态和死亡奇异态.幅度奇异态的团数随耦合作用半径增加而按幂律关系减小.通过对2个耦合振子分析,发现稳定幅度奇异态的形成机制源于耦合引起的霍普夫分岔而产生振荡中心为一正一负的2个小振幅振荡与原有大振幅振荡的竞争.随着耦合作用的进一步增加,这2个一正一负的小振幅振荡均走向振荡死亡.当耦合半径增加时,它们的竞争最终形成死亡奇异态.     

单向耦合布鲁塞尔体系相干共振信号的放大与维持(英文)

本文采用数值模拟的方法研究了参数不均匀性,耦合和噪音的协作效应对单向耦合布鲁塞尔体系相干共振的影响作用,其中噪音仅加于无耦合的控制体系.研究结果发现:具有相同控制参数的耦合体系,在耦合和噪音协作效应的影响下,存在最佳的耦合强度使控制体系的相干共振在受控制体系中得到增强.对于不同控制参数的耦合体系,参数不均匀性,耦合和噪音的协作效应对控制体系相干共振的增强或维持起决定性的作用.另外,当耦合强度和噪音达到临界值时,参数不均匀性的作用消失,此时控制体系和受控制体系之间出现了动力学行为的同步现象,此时意味着体系中的相干共振信号不能进一步得到改变,整个耦合体系的动力学行为对于噪音和耦合具有鲁棒性.     

离心调控对嗅觉系统β振荡同步性的影响

通过戊巴比妥钠麻醉和Go/No-go气味辨别训练改变清醒小鼠的脑状态,探讨离心调控对同侧的嗅球和前梨状皮层之间β振荡同步性的影响. 研究结果表明：相对于清醒状态,麻醉和训练后自发β振荡的同步性分别有所下降和上升;此外,麻醉后气味诱发β振荡的同步性有所下降,而训练后气味诱发β振荡的同步性受到气味意义的影响. 结果提示,离心纤维投射可以动态地调控嗅球和前梨状皮层之间β振荡的同步性,这对进一步认识大脑的功能活动有一定的帮助.     

单向耦合布鲁塞尔体系相干共振信号的放大与维持

本文采用数值模拟的方法研究了参数不均匀性，耦合和噪音的协作效应对单向耦合布鲁塞尔体系相干共振的影响作用，其中噪音仅加于无耦合的控制体系。研究结果发现：具有相同控制参数的耦合体系，在耦合和噪音协作效应的影响下，存在最佳的耦合强度使控制体系的相干共振在受控制体系中得到增强。对于不同控制参数的耦合体系，参数不均匀性，耦合和噪音的协作效应对控制体系相干共振的增强或维持起决定性的作用。另外，当耦合强度和噪音达到临界值时，参数不均匀性的作用消失，此时控制体系和受控制体系之间出现了动力学行为的同步现象，此时意味着体系中的相干共振信号不能进一步得到改变，整个耦合体系的动力学行为对于噪音和耦合具有鲁棒性。     

压缩相干态光场两耦合双原子系统的量子场熵

应用全量子理论,研究了单模压缩相干态光场和偶极与偶极力关联的两个等同的耦合双能级原子相互作用系统的量子场熵演化特性.通过数值计算,讨论了光场压缩因子、场与原子间耦合强度以及原子间耦合强度对量子场熵演化特性的影响.结果表明,光场的压缩因子影响量子场熵演化的振荡幅度;场与原子间耦合强度系数影响量子场熵演化的周期性;原子之间的耦合强度系数不仅影响量子场熵演化的振荡性,而且影响量子场熵演化的周期性.     

点间耦合强度对耦合量子点系统电导及AB效应的影响

本文利用非平衡格林函数的运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的电子输运中的微分电导的AB振荡.给出了在无外磁场作用下,量子点间耦合强度相等(我们称为同位耦合)时的电导曲线,发现体系是存在部分简并的,但如果令量子点3脱耦或者强烈的与系统耦合,则可以解除系统的简并.在有磁场作用下,观察到了微分电导明显的AB振荡效应,AB效应的振荡周期同是否存在偏压有关,并且在不同的磁通量的情况下,体系将会在简并态与非简并态间振荡.     

三能级原子与光场的动力学演化特性

运用全量子理论的方法分析了三能级原子与光场相互作用系统，并基于波函数研究了同一耦合强度下不同量子态的动力学演化特性，进一步探讨了同一量子态不同耦合强度对系统动力学演化特性的影响.在同一耦合强度下，原子在|b₁>态的布居值随着时间的增加呈现出先减小后增大的趋势，原子处于|b₂>态与|b₃>态的布居值随着时间的延长呈现出先增大后减小的趋势；|b₂>态所对应的布居值在同一个周期内产生3个峰，|b₃>态所对应的布居值在同一个周期内产生2个峰，且在第1个峰值之后还产生了1个低谷；不同量子态的布居值均随着时间的推移呈现出周期性振荡规律.在同一量子态下，随着耦合系数的增大，光场与原子间量子态的动力学演化振荡特性逐渐增强，系统动力学演化图形始终随着时间的增加而保持周期变化.     

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.     

多壁碳纳米管的太赫兹电磁场响应

采用Floquet散射方法,探讨外加太赫兹高频电磁场辐照下多壁碳纳米管的电子能态密度和重整化电阻.研究发现,在外场辐照场频率一定时,系统电子能态密度随着外场强度的增强先振荡上升后振荡下降,重整化电阻先迅速下降后振荡上升;当外场辐照场强度一定时,系统电子能态密度随着外场频率的增加先迅速上升至某一饱和值,然后缓慢振荡下降,重整化电阻先急剧下降至0.10,附近然后缓慢振荡上升.     

细胞钙浓度的变化对周期信号的响应及胞间同步

 钙离子是细胞中一种很重要的第二信使,通常它以钙离子浓度振荡的方式转导多种生理学信息,影响细胞分化、成熟和凋亡等各种生理过程,最终导致生物效应。通过实验研究了细胞钙浓度的变化对周期信号的响应和建立在多细胞模型的基础上,从肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以胞间耦合因子作为影响因子,数值分析单细胞、耦合的多细胞下的胞内钙振荡形式。实验结果表明：细胞钙振荡对不同频率和强度的周期信号的响应是不同的：对有的参数周期信号能产生强烈响应,有的不能。数值分析结果表明：细胞间的差异性导致钙振荡不同,胞间耦合影响多细胞钙振荡的同步性。     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

基于群体感应构建的时滞复杂网络的完全同步

根据生物系统中的群体感应思想构造了一种新型时滞复杂动态网络。其特点为网络各节点仅由与外部扩散信号感应的方式连接,感应过程中存在时间延迟。利用Lyapunov稳定性理论证明了当系统参数满足一定条件时,通过控制感应强度可实现网络中各节点运动的完全同步。数值仿真结果表明,该网络可在周期态达到同步,并且随感应强度不同,周期解的复杂程度不同。     

网络拓扑结构对混沌同步能力的影响

本文考察了链状、环状和全局三种连接方式的双向耦合网络的拓扑结构对Arneodo混沌系统的同步能力的影响.基于线性稳定性理论,通过计算最大条件李雅普洛夫指数,得到了体系处于混沌同步时的耦合强度的最小临界值,发现三种不同拓扑结构的网络中,全局耦合的网络同步时耦合强度比其它两种都小,这表明全局耦合网络同步能力最强,链状网络同步能力最差.最后通过对连接图判据和数值计算结果的比较,验证了数值计算结果的可靠性.     

一类耦合动态网络的自适应性渐近同步与稳定(英文)

鉴于许多大规模复杂动态网络都显示出某种群体性同步运动,何光明与杨静宇讨论了非线性耦合动态网络的自适应同步,通过运用微分方程中的不变原理建立自协调反馈强度的线性反馈因子,发展了一种促进相关系统同步的方法,并通过数值实验说明了方法的有效性。继续何光明与杨静宇的工作,研究一类具有非均匀耦合强度的非线性耦合动态网络的自适应渐近同步与自适应渐近稳定。给出非线性耦合动态网络自适应渐近同步与自适应渐近稳定的定义,并运用微分方程中的李雅普洛夫方法建立系统实现自适应渐近同步的充分条件与实现自适应渐近稳定的充分条件。最后通过数值实验验证理论。     

基于自抗扰控制的2个耦合神经元间的混沌同步

针对电缆神经元模型,利用自抗扰控制技术,研究并实现了通过间隙耦合的2个神经元间的混沌同步.未加入控制器时,混沌同步只有当神经元间的耦合强度较大时才会出现.然而在神经元系统中,此条件并不总是得以满足.为此采用自抗扰控制技术来实现混沌同步而不需要考虑耦合强度的大小.此方法不要求精确的神经元模型,而且不要求状态可测,对于外界扰动具有很强的鲁棒性.仿真结果证明所提方法是有效的.     

持续刺激下耦合可激发系统的振荡问题

可激发介质在一定的外界驱动下会展现振荡行为.例如电信号驱动下的心肌细胞.研究在持续刺激下可激发系统的振荡问题,发现在微小持续刺激下耦合系数较大的系统会出现明显的振荡行为.该发现可以为可激发系统的控制提供新的方法.     

典型混沌系统的噪声诱导与增强同步

研究了典型混沌系统在噪声影响下的完全同步问题,包括噪声诱导同步和噪声增强同步两种情形,并以新近提出的Liu混沌系统为例进行了讨论.进一步,本文还在一般的线性耦合框架下,针对混沌系统完全同步问题,详细讨论了噪声强度和耦合强度之间的关系.研究发现:噪声强度和耦合强度两因素对于实现混沌同步均起着积极的作用.数值仿真进一步证明了这一观点.     

耦合非线性振子的一些同步行为

本文以耦合Duffing振子为例研究了耦合非线性振子的一些动力学行为;研究表明,在不同的耦合强度情况下,出现不同的动力学特征.随着耦合强度的变化,耦合系统分别进入周期同步和混沌同步状态.     

利用单向驱动非线性耦合Duffing振子检测微弱信号

针对单个Duffing振子检测微弱信号时相变判别计算量大、时间长、不易把握等问题,建立了一个单向驱动非线性耦合Duffing振子系统,根据横向Lyapunov指数分析了系统在混沌态到大尺度周期态时振子间运动轨迹的同步演化特性,提出了利用同步误差来判别相变的新方法。实验仿真表明,在强噪声背景下该耦合系统仍能够正确快速地检测出微弱信号。