自组织至相变边缘的反馈机制
统计力学
2021-06-28 v1 适应与自组织系统
摘要
无标度活动爆发常见于物理、地质和生物系统中。自组织临界性（SOC）由 Bak、Tang 和 Wiesenfeld 于 1987 年提出，其思想表明在某些情形下自然系统似乎能自调至具有相应幂律和标度的临界态。理论进展通过将 SOC 的临界性质与标准非平衡二级相变的性质相联系，合理化地解释了 SOC 的运作机制——该相变将动力学活动无限回响的活跃态，与活动最终停止的吸收态或 quiescent 态分离。在此，我们简要回顾这些思想以及近期一个紧密相关的概念：自组织双稳性（SOB）。在 SOB 中，同类反馈作用于以不连续相变为特征的系统，该系统无临界点，而是呈现活跃态与 quiescent 态之间的双稳性。SOB 同样导致标度不变的活动雪崩，但在此情形下具有不同类型的标度，并与异常大的爆发共存。此外，SOB 比 SOC 更能解释真实沙堆实验。我们在一个共同理论框架下呈现并分析 SOC 与 SOB，涵盖近期结果及可能的发展，以此回顾二者的异同。我们还讨论了其他相关的“不完美”自组织概念，如“自组织准临界性”和“自组织集体振荡”，它们在例如神经科学中具有相关性，旨在提供自组织至相变边缘的反馈机制概览。
引用
@article{arxiv.2006.03020,
title = {Feedback mechanisms for self-organization to the edge of a phase transition},
author = {Victor Buendía and Serena di Santo and Juan A. Bonachela and Miguel A. Muñoz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.03020},
year = {2021}
}