Collective phase dynamics of globally coupled oscillators: Noise-induced anti-phase synchronization
我们制定了一个理论的集体相位描述的全局耦合噪声极限环振荡器表现出宏观节奏。集体相位方程描述这样的宏观节奏推导出通过一个两步相位减少。集体相位灵敏度和集体相位耦合功能，定量表征宏观节奏，说明使用三个代表性的极限环振子模型。作为该理论的一个重要结果，我们通过对三种模型的直接数值模拟，证明了噪声诱导的宏观节律之间的反相同步。
2013-12-26 nlin.AO
Phase synchronization between collective rhythms of globally coupled oscillator groups: noiseless non-identical case
从理论上分析了两组弱相互作用的异相振子在内外全局正弦耦合下集体振荡的相位同步。首先利用N-Antonsen方法得到了描述振子群集体振荡的耦合振幅方程，然后通过对振幅方程进行相位约化，得到了集体振荡的耦合相位方程.集体相位耦合函数，它决定了组之间的宏观相位差的动态，解析计算。结果表明，即使不同群的振子对之间的微观外耦合是同相的，群也能表现出有效的反相集体同步，而即使群之间存在微观反相外耦合，群也能表现出同样有效的同相集体同步.
2010-07-29 nlin.AO
Collective dynamical response of coupled oscillators with any network structure
我们制定了一个减少理论，描述了作为一个整体的振荡器网络的外部强迫施加不均匀的组成振荡器的响应。本文还发展了弱耦合多振子网络的相位描述。给出了振荡器网络之间的集体相位灵敏度和有效相位耦合的一般公式，该理论适用于各种频率同步振荡器网络。任何网络结构都可以系统地对待。文中给出了几个例子来说明我们的理论。
2008-11-30 nlin.AO
Meta-Structures: The Search of Coherence in Collective Behaviours (without Physics)
这方面的贡献简要概述和审查的理论和计算方法的理论变化有关的系统，它是不可能适用的法律的运动从头算。元结构的概念涉及到在集体行为中时空连贯性形式的出现，这些形式旨在作为多重结构的连贯序列。与传统方法的本质区别在于观察者在识别多个介观变量时的认知设计作用。目标是研究变化动态中的“无物理变化”，并设计非灾难性干预措施，目的是通过在中观一级施加影响，而不是规定明确的规则和变化，诱导、改变、保持或恢复集体行为。
2013-10-01 nlin.AO
Phase synchronization between collective rhythms of globally coupled oscillator groups: noisy identical case
我们从理论上研究了具有宏观节律的全局耦合噪声同相振子之间的集体相位同步。利用相位约化方法，通过非线性Fokker-Planck方程，从单个振子的微观Langevin相位方程出发，导出了描述群的宏观节律的耦合集体相位方程.对于正弦微观耦合，我们确定集体相位耦合函数的类型，即，组是否表现出同相或反相同步。我们表明，宏观节奏可以表现出有效的反相位同步，即使微观相位耦合组之间的相位，反之亦然。此外，在集体振荡开始附近，我们利用中心流形和非线性Fokker-Planck方程的相位约化，解析地得到了集体相位耦合函数。
2010-07-26 nlin.AO
Tentative guidelines for the implementation of meta-structural and network software models of collective behaviours
我们提出了一些实用的指导方针，在以前的贡献介绍的元结构项目的软件实现。元结构项目的目的是实施模型，不仅要检测，而且要诱导，改变和保持集体行为所获得的属性。我们认为简化的情况下，由模拟集体行为，其中所有的微观空间信息（x，y，z）为每个相互作用的代理每一个瞬间都可以事后在一个合适的文件。特别是，我们介绍的指导方针，以确定合适的介观变量（集群）和元结构的属性，适合代表集体行为的连贯性，也被用来诱导非相干布朗行为的连贯性。此外，在前人研究的基础上，在真正的群体的拓扑距离的相互作用和规模不变性的拓扑范围的性质，这里我们介绍了一些意见和建议，进一步研究和实施的网络模型的集体行为。关键词：集群，相干性，遍历性，介观，元结构，网络，阈值。
2017-01-21 nlin.AO
The Meta-Structures Project
集体行为的模型和模拟通常基于将它们视为交互式粒子系统所假设的。然后，重点是行为和交互规则，通过使用基于人工代理的方法，旨在通过使用符号，子符号和基于代理的模型，在虚拟世界中再现群体行为。本文介绍了一种基于元结构的新的研究方法，即可能适用于一般涌现理论的介观变量的可变结构。在这种方法中，我认为集体行为的一致性，即，它们的身份被观察者检测到，由元结构表示。元结构是元元素的属性，即，介观状态变量所采用的数值集，描述所研究的集体现象的集体、结构方面，并与适合处理一致性的更高层次的描述（元描述）有关。介观状态变量通过观察者检测涌现属性（例如适当聚集的距离、速度、方向、它们的比率和集合的各态历经属性的集合）来溯因识别。模拟软件正在实施中。我们提出了四个研究项目的基础上，这样的方法能够给读者的前景应用。
2009-03-03 nlin.AO
Collective dynamics of globally delay-coupled complex Ginzburg-Landau oscillators
研究了时滞耦合对全局耦合复GCCGL振子群体的集体行为的影响。详细的数值研究进行了研究的各种集体状态，包括同步状态，多集群状态，混沌，振幅介导的嵌合体和非相干状态的时间延迟的影响。研究发现，时滞可以引起这些态的动力学性质的显著变化，包括它们的存在区域和稳定区域。在一般情况下，时间延迟的增加被认为是降低阈值的耦合强度的发生这种状态，并转移存在域的线性色散参数的更负的值。在可能的情况下，通过对存在时滞的这些状态进行精确的平衡和稳定性分析，进一步深入了解数值结果。
2018-12-29 nlin.AO
Distinct collective states due to the trade-off between attractive and repulsive couplings
研究了非局域耦合振子网络中排斥耦合和吸引耦合的作用。为了理解这两个耦合之间的复杂相互作用，我们引入了一个控制参数的排斥耦合，这在诱导不同的复杂集体模式中起着至关重要的作用。特别是，我们显示了各种集群嵌合体死亡状态的出现，通过一个动态的不同的过渡路线，即振荡的集群状态和相干振荡死亡状态作为一个函数的排斥耦合的存在下的吸引力耦合。在振荡团簇态中，网络中的振子被分为均匀和非均匀振荡态两种不同的动力学状态。此外，耦合振荡器的网络在整个耦合范围内遵循相同的过渡路线。根据不同的耦合范围，系统在死亡状态和振荡状态下显示不同数量的簇。我们还观察到在振荡团簇态中相干畴的数目随耦合范围的增加而指数减少，并服从幂律衰减。此外，我们还证明了观测到的孤立态、同步态和非相干振荡死态的解析稳定性。
2018-03-10 nlin.AO
Model reduction for the collective dynamics of globally coupled oscillators: From finite networks to the thermodynamic limit
模型降阶技术已被广泛用于研究全局耦合振子的集体行为。然而，大多数方法假设有无限多个振荡器。在这里，我们提出了一个新的分析，基于集体坐标的方法，再现集体动力学的Kuramoto模型有限网络的高精度，产生相同的分歧结构的热力学极限的无限多个振荡器作为以前的方法，并额外捕获的热力学极限的序参量的动态，包括由级联的鞍结分叉导致的临界减速。
2020-08-07 math.DS nlin.AO
Collective behavior of "electronic fireflies"
本文研究了一种由电子振荡器组成的能够发射和探测光脉冲的简单系统。振荡器受到生物学的启发，它们的行为被设计用于在系统中保持期望的光强度W。从另一个角度来看，该系统的行为就像修改后的整合和发射型神经元，它们与抑制型相互作用脉冲耦合：一个振荡器的发射延迟了所有其他振荡器的发射。实验和计算研究表明，虽然没有被认为是有利于同步的驱动力，对于一个给定的时间间隔的W锁相出现。这种弱同步有时伴随着振荡器闪烁序列中复杂的动力学模式。
2008-02-06 nlin.AO
Dynamics of Kuramoto oscillators with time-delayed positive and negative couplings
许多真实世界的分布式振荡器的例子不仅涉及时间延迟，而且在它们的网络相互作用中还涉及吸引（积极）和排斥（消极）的影响。在这里，考虑到这样的例子，我们推广的仓本模型的全球耦合振荡器的时间延迟的积极和消极的耦合，以探讨集体相位同步的影响，这种耦合。我们解析地推导出稳定的非相干态和相干态的精确解的系统参数，使我们能够精确地了解集体同步中的时间延迟和耦合的相互作用。依赖于这些参数，完全相干态，非相干态和混合态是可能的。时间延迟，尤其是在负耦合中，似乎有助于集体同步。在负耦合比正耦合强的情况下，没有时间延迟就不能实现稳定的同步状态。我们讨论了自然系统的模型和结果的影响，特别是在大脑中的神经网络系统。
2018-05-23 nlin.AO
Correlation and collective behaviour in Adler-type locally coupled oscillators at the edge of chaos
本研究通过信息距离与相关图分析，揭示Adler型弱耦合振子在混沌边缘展现出从独立到全局的丰富集体行为，并识别出局部集体状态与复杂层级结构。
2024-04-04 nlin.AO nlin.CD
Collective Phase Sensitivity
集体相位响应的相互作用的非线性元件呈现集体振荡的人口的宏观外部扰动的情况下，制定的全球耦合振子。宏观相位灵敏度是由组成振子的微观相位灵敏度通过两步相位归约得到的。我们应用这个结果来量化的稳定性的宏观共同噪声诱导的同步的两个非耦合种群的振荡器进行相干集体振荡。
2008-07-08 nlin.AO nlin.CD
Social confinement and mesoscopic localization of epidemics on networks
关于流行病的建议往往侧重于个人行为，而很少尝试指导事件取消和其他集体行为，因为大多数模型缺乏描述大型聚会所必需的高阶结构。通过对网络上传染病的高阶描述，我们对大于临界规模的事件的全面取消的影响进行了建模，并发现当干预措施在个人群体而不是个人层面上运作时，流行病可能会突然崩溃。我们将这种现象与介观局部化的发生联系起来，在介观局部化中，传染集中在主导群体周围。
2021-01-29 nlin.AO physics.soc-ph
Model Reduction for the Kuramoto-Sakaguchi Model: The Importance of Non-entrained Rogue Oscillators
具有相位阻挫的耦合相位振子的Kuramoto-Sakaguchi模型常在无穷多个振子的热力学极限下进行研究。在这里，我们扩展了集体坐标的基础上捕捉集体动力学的有限大小的Kuramoto-Sakaguchi模型的模型简化方法。我们发现，流氓振荡器的影响的列入是必不可少的，以获得一个准确的描述，在原始的仓本模型，我们表明，他们的影响可以忽略不计。我们进一步引入了一个更准确的拟函数来描述同步振子的形状。我们的结果从这个扩展的集体坐标的方法减少在热力学限制著名的平均场的一致性关系。对于有限的网络，我们表明，我们的模型简化准确地描述了集体行为，再现的序参量，同步集群的平均频率，和集群的大小在给定的耦合强度，以及局部和全局同步的临界耦合强度。
2020-06-01 math.DS nlin.AO
Collective dynamics of heterogeneously and nonlinearly coupled phase oscillators
耦合振荡器已被用于研究广泛的社会，生物和物理系统中的同步，包括拉曼诱导的桥共振，萤火虫群的协调照明，以及同步激光阵列中的增强输出峰值强度。在这里，我们通过研究仓本模型的一个变体来推进这一主题，其中相位振荡器之间的耦合是异质和非线性的。特别地，耦合强度中的淬火无序和固有频率是相关的，并且耦合本身依赖于系统的平均场的幅度。我们发现，这些因素的相互作用导致了一个迷人的丰富的集体动态，包括爆炸性的同步过渡，混合过渡与滞后的情况下，突然不可逆的去极化过渡，分层相变或没有消失的开始。我们开发了一种分析处理，使我们能够确定所观察到的系统的平衡态，以及探索其在各个层次上的渐近稳定性。因此，我们的研究提供了一些自组织的现象，可能是负责集体节奏的出现在复杂系统的理论基础。
2021-10-28 nlin.AO physics.data-an
Collective dynamics of random Janus oscillator networks
Janus振荡器最近被引入作为一个非常简单的相位振荡器模型，表现出非平凡的动力学模式-如嵌合体，爆炸性转变和不对称诱导同步-曾经只在专门定制的模型中观察到。在这里，我们研究合奏的Janus振荡器耦合在大型同质和异构网络。借助E-Antonsen约化方案，我们发现Janus振子的丰富动力学在随机正则网络、Erdens-Rényi网络和无标度随机网络的热力学极限下仍然存在。我们发现所有这些网络的部分同步状态和众多的国家之间的共存显示全球振荡。此外，全局和局部序参量的突变被观察到的所有考虑的拓扑结构。有趣的是，只有对无标度网络，它被发现显示全局振荡的状态消失在热力学极限。
2019-07-28 cond-mat.dis-nn nlin.AO nlin.CD
Collective mode reductions for populations of coupled noisy oscillators
我们分析了不同的低维减少的集体动力学在大人口的耦合相位振荡器与固有噪声的准确性。三个近似被认为是：（i）的E-Antonsen anomalies，（ii）的高斯anomalies，和（iii）两个累积量截断的圆形累积量表示的原系统的动态。对于后者，我们提出了一个封闭，这使得截断，小噪声，严格的一阶校正的E-Antonsen的anastomosis，同时是一个推广的高斯anastomosis。Kuramoto模型与固有噪声，人口相同的嘈杂的积极的转子在可激发状态与Kuramoto型耦合，被认为是作为例子来测试这些近似的有效性。对于所有考虑的情况下，高斯的anastrance被发现是更准确的比的高同步状态之一。双累积量近似总是优于其他两种近似。
2018-10-14 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Collective dynamics in two populations of noisy oscillators with asymmetric interactions
我们研究了两个相互缠绕的全局耦合网络的噪声Kuramoto相位振荡器，具有相同的固有频率，但不同的感知的平均场和他们的contributions.Such一个给予和采取的机制是由不对称的输入和输出耦合强度，可以是积极的和消极的。我们发现，在这个最小的网络网络有趣的模式的不和谐，其中合奏分裂成两个集群分开的一个恒定的相位滞后。如果它不同于$π$，则出现行波解。我们观察到第二条路线，通过传统的单簇状态的行波。双稳性存在于各种集体状态之间。用一个简化系统导出了解析结果和分岔图。
2015-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
Emergence of multistability and strongly asymmetric collective modes in two quorum sensing coupled identical ring oscillators
最简单的环形振荡器是由三个强非线性元件组成，它们单向相互抑制，导致极限环的出现。这个方案的一个流行的实现方式是使用细菌中的抑制基因，创造出被称为抑制器的合成基因振荡器。在这里，我们考虑的主要集体模式时，两个相同的Repressilators是平均场耦合通过群体感应（QS）机制，这是通过生产的扩散信号分子实现。以抑制子的产生速率和耦合强度值为分岔参数，分析了不稳定齐次稳态的两个Andronov-Hopf分岔产生的同相和反相极限环的动力学机制.不稳定的同相周期的分叉导致创建非均匀的极限环，具有非常不同的振幅，而不是众所周知的非对称极限环所产生的振荡死亡。反相环的Neimark-Sacker分叉确定了双参数空间中岛屿的边界，该空间包含几乎所有有趣的区域，包括共振极限环集，稳定的非均匀环区域，以及由环面破坏，共振环和非均匀环的倍周期导致的混沌区域。我们讨论了混沌骨架的结构，以说明非齐次循环在其形成中的作用。许多地区的多稳定性和政权之间的过渡。这些结果提供了新的见解耦合依赖机制的多稳定性和集体制度对称性破缺的人口相同的多维振子。
2020-09-17 nlin.AO physics.bio-ph
Extracting phase coupling functions between collectively oscillating networks directly from time-series data
许多现实世界的系统通常被视为弱耦合极限环振子，其中每个振子对应于一个具有多个自由度的动力系统，这些自由度具有集体振荡。研究这种节律系统的同步特性的最实用的方法之一是直接从观测的时间序列数据中统计地提取极限环振子之间的相位耦合函数。特别地，使用结合相位缩减理论和贝叶斯推断的方法，相位耦合函数可以从具有多个自由度的每个振荡动力系统中的甚至仅一个变量的时间序列数据中提取。然而，目前还不清楚如何选择的观测变量影响的相位耦合函数的统计推断。在这项研究中，我们研究的影响，观察变量的类型提取的相位耦合功能，使用一些典型的动力学元素在各种条件下。我们证明，我们的方法可以始终如一地提取两个相位之间的宏观相位耦合函数，表示在完全锁定状态下的集体振荡，而不管所观察到的变量类型;例如，即使使用一个系统中的任何元素的一个变量和另一个系统中所有元素的平均场值。我们还研究了全局耦合相位振荡器在部分锁定状态的情况下。我们的研究结果揭示了方向不对称的鲁棒性提取的宏观相位耦合函数之间的两个网络。例如，当观察到网络$A$中的异步振荡器和网络$B$的宏观集体振荡时，从网络$A$到网络$B$的宏观相位耦合函数可以比在相反方向上更鲁棒地提取。
2022-05-11 nlin.AO physics.data-an
Collective dynamics of identical phase oscillators with high-order coupling
在本文中，我们提出了一个框架来研究当高阶模占主导地位时全局耦合相位振荡器系综中的集体动力学。在参数空间的各个区域的吸引子的时空特性进行了分析。此外，一个详细的线性稳定性分析证明，静态对称分布是唯一的中性稳定的边际制度，源于广义时间反演对称。此外，还利用线性稳定性分析和特征曲线法确定了过渡区的临界参数，并进一步揭示了过渡区的动态特性。最后，在更一般的初始条件下，对称动力学可以化为一个严格的三维流形，这表明对于特定的参数，该模型也可以出现中性稳定的混沌.我们的理论分析和数值结果是一致的，这有助于我们理解一般高次谐波耦合系统的动力学性质。
2016-04-17 nlin.AO nlin.CD physics.class-ph
Network architecture of energy landscapes in mesoscopic quantum systems
介观量子系统表现出复杂的多体量子现象，其中自旋和电荷之间的相互作用产生集体模式和拓扑状态。即使是简单的，非相互作用的理论显示了丰富的景观的能量状态-不同的多粒子配置连接的自旋和能量依赖的过渡率。集体能量景观很难描述或预测，特别是在多体效应产生多重退化景观的挫折制度中。在这里，我们使用网络科学来描述这些能量状态转换的复杂互连模式。使用一个实验验证的计算模型，通过量子antidots的电子输运，我们构建网络的节点代表可访问的能量状态和边缘代表允许的转换。然后，我们探讨如何在电流和电压的物理变化反映在网络拓扑结构。我们发现，网络表现出Rendezvous标度，这是计算机电路，神经电路和人类流动中的高效运输系统的特征，并可以用来衡量网络的互连复杂性。值得注意的是，对应于量子传输中的挫折点（例如，由于自旋封锁效应）的网络相对于没有经历挫折的网络表现出增强的拓扑复杂性。我们的研究结果表明，网络表征的抽象拓扑结构的能量景观可以捕捉显着的量子输运特性。更广泛地说，我们的方法激励未来的努力，使用网络科学在理解复杂的量子系统的动力学和控制。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall nlin.AO quant-ph
Model reduction for Kuramoto models with complex topologies
耦合振荡器的同步是一种普遍存在的现象，发生在从生物学和物理学到社交网络和技术的主题中。同步研究的一个基本和长期目标是找到复杂振荡器网络及其集体动力学的低阶描述。然而，对于仓本模型--最广泛使用的耦合振荡器模型--这个目标仍然令人惊讶地具有挑战性，特别是对于有限大小的网络。在这里，我们提出了一个模型简化框架，有效地捕捉复杂网络拓扑结构中的同步行为。该框架通过将图形拉普拉斯矩阵纳入集体坐标中，为所有对所有网络推广了集体坐标方法[Gottwald（2015）Chaos 25，053111]。首先，我们推导出低维演化方程的集群和非集群振荡器网络。然后，我们证明在数值模拟的埃尔多安-雷尼（ER）网络的集体坐标捕捉的同步行为在两个有限大小的网络，以及在热力学极限，即使在相互作用的集群的存在下。
2018-06-27 nlin.AO nlin.CD
Pseudo-Coherence and Stochastic Synchronization: A Non-Normal Route to Collective Dynamics without Oscillators
Institute of Risk Analysis, Prediction and Management (Risks-X), Academy for Advanced Interdisciplinary Sciences, Southern University of Science and Technology（南方科技大学前沿交叉科学研究院风险、预测与管理研究所）
本文提出伪相干作为非平衡系统中集体时间组织的新机制，通过非正则伪谱放大实现同步样行为，无需内在振荡器。
2026-03-07 cond-mat.stat-mech nlin.AO nlin.CD
Finite-size effects in a stochastic Kuramoto model
我们提出了一个集体坐标的方法来研究集体行为的有限合奏$N$随机仓本振荡器使用两个自由度，一个描述的形状动力学的振荡器和一个描述他们的平均相位。与热力学极限$N\to\infty$相反，在热力学极限中，全局同步振子的集群的平均相位在时间上是恒定的，有限大小集群的平均相位经历布朗扩散，其方差与$1/N$成比例。我们的集体坐标方法定量地很好地捕捉到了这种有限尺寸效应。
2017-09-08 math.DS math.PR nlin.AO
Shear diversity prevents collective synchronization
异质振子的大集合经常由于相互作用而表现出集体同步。如果振子有分布的固有频率和共同的剪切（或非等时性），从非相干到集体同步的转变是已知的，发生在耦合强度足够大的值。然而，在这里，我们表明，剪切多样性不能抵消扩散耦合导致同步。我们提出的第一个分析结果与分布剪切的仓本模型，并表明集体同步的发病是不可能的，如果剪切分布的宽度超过一个精确的阈值。
2011-07-05 cond-mat.dis-nn nlin.AO nlin.SI
