中文

模块化网络上矩阵耦合 Kuramoto 振子的动力学:可激行为与全局退相干

物理与社会 2024-06-14 v2 斑图形成与孤子

摘要

同步现象在许多自然系统中被观察到,例子 ranging from 神经元激活到行人行走。Winfree 和 Kuramoto 提出的模型是研究这些现象的经典框架。特别是 Kuramoto 模型,自其原始公式提出以来,已通过不同方式进行了扩展,以涵盖更一般的情景。其中一种扩展是用耦合矩阵替换耦合参数,描述了一种具有破坏旋转对称性的广义受挫形式。该模型的一个关键特征是存在{\it 相位调谐态},其特征是序参量的相位指向耦合矩阵的主特征向量方向。在此,我们研究了具有两个模块的网络上的矩阵耦合 Kuramoto 模型,其中一个模块处于相位调谐态,另一个模块处于序参量旋转的状态。我们识别出其中一个或另一个模块主导动力学的不同机制。我们发现,特别是相位调谐模块可以为旋转模块的振荡制造瓶颈,导致类似于可激系统充电与发放机制的行为。我们还发现在参数空间中存在一个扩展区域,其中运动是全局无序的,即使其中一个模块在未耦合时表现出高水平的同步。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.06689,
  title  = {Dynamics of matrix coupled Kuramoto oscillators on modular networks: excitable behavior and global decoherence},
  author = {Guilherme S. Costa and Marcus A. M. de Aguiar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.06689},
  year   = {2024}
}

备注

completely revised version, with new figures and conclusions; 21 pages and 7 figures