临界沙丘中循环应力波动的自组织动力学
统计力学
2024-03-26 v1 适应与自组织系统
摘要
识别复杂系统中集体动力学的变化对于预测潜在事件及其发展至关重要。具有内在吸引子并与尺度不变性相关联的定律的自组织临界动力学是定量研究集体行为变化的合适示例。我们考虑两种原型自组织临界模型：具有确定性（Bak-Tang-Wiesenfeld）和概率（Manna 模型）动力学规则的沙丘自动机，关注驱动（在暴雪传播期间添加颗粒）和通过到达系统边界的暴雪导致的耗散之间的应力波动。我们分析了应力演化时间序列，揭示由具有耗散暴雪调制的循环构成的鲁棒循环。这些调制循环在广泛的尺度范围内是多重分形的。相关奇点谱的特征捕捉了两种自组织临界状态及其对增加驱动率的响应，这会改变过程的随机性并导致暴雪尺度的丢失。在相关的流出电流序列中，发现首次返回分布遵循修改后的定律，描述这两种模型向逐渐丧失合作行为的不同路径。自组织临界性的自发循环出现也是其特征。它还可以帮助识别当底层相互作用和驱动模式保持隐藏时，自组织现象在经验时间序列中的显著性。
引用
@article{arxiv.2403.15859,
title = {Self-organised dynamics beyond scaling of avalanches: Cyclic stress fluctuations in critical sandpiles},
author = {Bosiljka Tadic and Alexander Shapoval and Mikhail Shnirman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.15859},
year = {2024}
}