Для цитирования:
Кульминский Д. Д., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д. Управление коллективной динамикой в многослойных сетях бистабильных генераторов с задержкой с переключаемыми связями // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, вып. 4. С. 310-319. DOI: 10.18500/1817-3020-2022-22-4-310-319, EDN: OARRCC
Управление коллективной динамикой в многослойных сетях бистабильных генераторов с задержкой с переключаемыми связями
Исследование сложной коллективной динамики в сетях связанных осцилляторов и управление ею является актуальной задачей для многих научных дисциплин. Объектом исследования в работе являются мультиплексные сети, содержащие три связанных между собой кольца, каждое из которых состоит из связанных идентичных бистабильных осцилляторов с запаздыванием. Рассмотрены случаи однонаправленных и взаимных, изменяющихся во времени связей между кольцами (слоями) сети. Управление коллективной динамикой в трехслойных сетях проведено в радиофизическом эксперименте, где в качестве узловых элементов сети использованы радиотехнические генераторы с запаздывающей обратной связью. Для реализации связей между генераторами сети использован подход, при котором связи в экспериментальной установке задаются программным образом. Управление химерными состояниями в сети реализовано за счет соответствующего выбора начальных условий для бистабильных генераторов и изменения топологии связей между слоями сети. Показано, что при сильной однонаправленной связи между слоями сети химерное состояние копируется из слоя в слой за счет явления вынужденной синхронизации. При двунаправленной связи между слоями сети можно наблюдать как явление клонирования химерного состояния, так и разрушение химерных состояний в зависимости от выбора начальных условий бистабильных генераторов.
- Watts D. J. Small Worlds: The Dynamics of Networks between Order and Randomness. Princeton : Princeton University Press, 1999. 280 p.
- Strogatz S. H. Exploring complex networks // Nature. 2001. Vol. 410. P. 268–276. https://doi.org/10.1038/35065725
- Boccaletti S., Latora V., Moreno Y., Chavez M., Hwang D. Complex networks: Structure and dynamics // Phys. Rep. 2006. Vol. 424. P. 175–308. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2005.10.009
- Osipov G. V., Kurths J., Zhou C. Synchronization in Oscillatory Networks. Berlin : Springer, 2007. 370 p.
- Abrams D. M., Strogatz S. H. Chimera states for coupled oscillators // Phys. Rev. Lett. 2004. Vol. 93. Article number 174102. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.174102
- Parastesh F., Jafari S., Azarnoush H., Shahriari Z., Wang Z., Boccaletti S., Perc M. Chimeras // Phys. Rep. 2021. Vol. 898. P. 1–114. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2020.10.003
- Hizanidis J., Kouvaris N. E., Zamora-López G., DíazGuilera A., Antonopoulos C. G. Chimera-like states in modular neural networks // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. Article number 19845. https://doi.org/10.1038/srep19845
- Maksimenko V. A., Makarov V. V., Bera B. K., Ghosh D., Dana S. K., Goremyko M. V., Frolov N. S., Koronovskii A. A., Hramov A. E. Excitation and suppression of chimera states by multiplexing // Phys. Rev. E. 2016. Vol. 94. Article number 052205. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.052205
- Andrzejak R. G., Ruzzene G., Malvestio I. Generalized synchronization between chimera states // Chaos. 2017. Vol. 27. Article number 053114. https://doi.org/10.1063/1.4983841
- Majhi S., Perc M., Ghosh D. Chimera states in a multilayer network of coupled and uncoupled neurons // Chaos. 2017. Vol. 27. Article number 073109. https://doi.org/10.1063/1.4993836
- Strelkova G. I., Vadivasova T. E., Anishchenko V. S. Synchronization of chimera states in a network of many unidirectionally coupled layers of discrete maps // Regul. Chaotic Dyn. 2018. Vol. 23. P. 948–960. https://doi.org/10.1134/S1560354718070092
- Sawicki J., Omelchenko I., Zakharova A., Schöll E. Synchronization scenarios of chimeras in multiplex networks // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2018. Vol. 227. P. 1161–1171. https://doi.org/10.1140/epjst/e2018-800039-y
- Bukh A. V., Strelkova G. I., Anishchenko V. S. Synchronization of chimera states in coupled networks of nonlinear chaotic oscillators // Russ. J. Nonlinear Dyn. 2018. Vol. 14, № 4. P. 419–433.
- Rybalova E. V., Vadivasova T. E., Strelkova G. I., Anishchenko V. S., Zakharova A. S. Forced synchronization of a multilayer heterogeneous network of chaotic maps in the chimera state mode // Chaos. 2019. Vol. 29. Article number 033134. https://doi.org/10.1063/1.5090184
- Богатенко Т. Р., Бух А. В., Анищенко В. С., Стрелкова Г. И. Эффекты синхронизации двухслойной сети нелокально связанных хаотических отображений с диссипативной и инерционной связью // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2020. Т. 20, вып. 1. С. 42–54. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2020-20-1-42-54
- Shepherd G. M. The Synaptic Organization of the Brain. Oxford : Oxford University Press, 2004. 719 p.
- Масленников О. В., Некоркин В. И. Адаптивные динамические сети // УФН. 2017. Т. 187, № 7. С. 745–756. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.10.037902
- Касаткин Д. В., Емельянова А. А., Некоркин В. И. Нелинейные явления в осцилляторных сетях Курамото с динамическими связями // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2021. Т. 29, № 4. С. 635–675. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2021-29-4-635-675
- Пономаренко В. И., Кульминский Д. Д., Прохоров М. Д. Экспериментальное исследование синхронизации неидентичных нейроподобных осцилляторов с адаптивной запаздывающей связью // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44, вып. 17, С. 11–18. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.17.46565.17366
- Некоркин В. И., Касаткин Д. В., Дмитричев А. С. Переходная динамика в малом ансамбле синаптически связанных нейронов Морриса – Лекара // Изв. вузов. Радиофизика. 2010. Т. 53, № 1. С. 51–59.
- Kasatkin D. V., Nekorkin V. I. Synchronization of chimera states in a multiplex system of phase oscillators with adaptive couplings // Chaos. 2018. Vol. 28. Article number 093115. https://doi.org/10.1063/1.5031681
- Eser M. C., Medeiros E. S., Riza M., Zakharova A. Edges of inter-layer synchronization in multilayer networks with time-switching links // Chaos. 2021. Vol. 31. Article number 103119. https://doi.org/10.1063/5.0065310
- Anwar M. S., Rakshit S., Ghosh D., Bollt E. M. Stability analysis of intralayer synchronization in time-varying multilayer networks with generic coupling functions // Phys. Rev. E. 2022. Vol. 105. Article number 024303. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.105.024303
- Дмитричев А. С., Щапин Д. С., Некоркин В. И. Клонирование химерных состояний в мультиплексной сети двухчастотных осцилляторов с линейными локальными связями // Письма в ЖЭТФ. 2018. Т. 108, вып. 8. С. 574–579. https://doi.org/10.1134/S0370274X18200109
- Dmitrichev A., Shchapin D., Nekorkin V. Cloning of chimera states in a large short-term coupled multiplex network of relaxation oscillators // Front. Appl. Math. Stat. 2019. Vol. 5. Article number 9. https://doi.org/10.3389/fams.2019.00009
- Кульминский Д. Д., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д. Клонирование химерных состояний в двухслойной сети бистабильных генераторов с запаздывающей обратной связью // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47, вып. 2. С. 32–35. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.02.50543.18543
- Ponomarenko V. I., Kulminskiy D. D., Prokhorov M. D. Chimeralike states in networks of bistable time-delayed feedback oscillators coupled via the mean field // Phys. Rev. E. 2017. Vol. 96. Article number 022209. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.022209
- Кульминский Д. Д., Пономаренко В. И., Сысоев И. В., Прохоров М. Д. Новый подход к экспериментальному исследованию больших ансамблей радиотехнических генераторов со сложными связями // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46, вып. 4. С. 26–29. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.04.49046.18018
- 813 просмотров