重连惯性振子网络所诱导的路径依赖动力学
适应与自组织系统
2020-09-29 v1
摘要
在耦合振子网络中,理解相互作用拓扑如何影响同步具有重要意义。许多研究通过考察静态网络上经典的 Kuramoto 振子模型,获得了关于此问题的关键见解。然而,当网络结构时变或振子系统为多稳态时,新的问题随之产生;后者可在 Kuramoto 模型加入惯性项时出现。尽管演化拓扑与多稳态对集体行为的影响已分别被考察,但基因调控网络和大脑等真实系统可同时展现这些性质。网络连通性的重连如何作用于具多稳态系统中的同步——其中网络演化的不同路径可能对系统动力学产生不同影响?为解答此问题,我们研究时变网络拓扑对带惯性耦合 Kuramoto 振子的影响。我们表明,当耦合惯性振子的网络密度随动力学演化缓慢变化时,会出现迟滞同步行为。此外,我们发现某些固定密度重连方案会显著改变全局同步水平,且这些改变在网络回到初始构型后依然存在,并对大范围网络扰动具有鲁棒性。我们的发现提示,网络拓扑的具体演化过程,连同其初始或最终静态结构,都可在调制复杂网络上演化系统的集体行为中发挥可观作用。
引用
@article{arxiv.2009.13466,
title = {Path-dependent Dynamics Induced by Rewiring Networks of Inertial Oscillators},
author = {William Qian and Lia Papadopoulos and Zhixin Lu and Keith Wiley and Fabio Pasqualetti and Danielle S. Bassett},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13466},
year = {2020}
}