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Sincronização de osciladores de Kuramoto em redes complexas

Processo: 12/22160-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2013
Vigência (Término): 31 de julho de 2017
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física
Pesquisador responsável:Francisco Aparecido Rodrigues
Beneficiário:Thomas Kaue Dal Maso Peron
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/02486-3 - Sincronização de osciladores de Kuramoto em redes complexas, BE.EP.DR
Assunto(s):Sistemas complexos   Sincronização   Redes complexas

Resumo

Diversos tipos de sistemas complexos podem ser descritos em termos de redes complexas, como por exemplo, redes de distribuição de energia, redes metabólicas, Internet e redes sociais. O conceito matemático de redes tornou-se recentemente uma importante ferramenta na descrição destes sistemas, onde a principal característica é a presença de um grande número de unidades dinâmicas discretas acopladas entre si através de estruturas heterogêneas e não-triviais. A teoria de redes complexas tem como objetivo explicar a estrutura das interações entre as subunidades destes sistemas de modo a compreender o seu funcionamento bem como processos dinâmicos que ocorrem nestas topologias. Esforços neste quesito concentram-se em compreender, por exemplo, como a estrutura de redes sociais afeta a propagação de informação e doenças infecciosas ou até mesmo como os padrões de conexões da \textit{World Wide Web} influenciam mecanismos de busca. Neste projeto, iremos estudar como a topologia influencia a emergência de comportamento coletivo em uma população de osciladores. Mais precisamente, iremos estudar processos de sincronização em redes complexas cuja topologia local apresenta ciclos de ordem três e distribuições arbitrárias de subgrafos, utilizando generalizações recentemente propostas para o modelo configuracional de geração de redes. Além disso, de modo a investigar processos de sincronização em sistemas com características mais próximas das observadas em sistemas reais, iremos estender os modelos de modo a incluir assortatividade, presença de ruídos e atrasos temporais nas conexões. Estes estudos irão permitir uma melhor compreensão da sincronização de redes reais, uma vez que os modelos presentes na literatura baseiam-se apenas em resulados derivados para o modelo configuracional tradicional na ausência de flutuações e perturbações, abordagem que falha em descrever a topologia local e, consequentemente, a dinâmica de redes do mundo real.

Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PERON, THOMAS K. DM.; KURTHS, JUERGEN; RODRIGUES, FRANCISCO A.; SCHIMANSKY-GEIER, LUTZ; SONNENSCHEIN, BERNARD. Traveling phase waves in asymmetric networks of noisy chaotic attractors. Physical Review E, v. 94, n. 4 OCT 13 2016. Citações Web of Science: 0.
SCHULTZ, PAUL; PERON, THOMAS; EROGLU, DENIZ; STEMLER, THOMAS; AVILA, GONZALO MARCELO RAMIREZ; RODRIGUES, FRANCISCO A.; KURTHS, JURGEN. Tweaking synchronization by connectivity modifications. Physical Review E, v. 93, n. 6 JUN 10 2016. Citações Web of Science: 7.
SILVA, FILIPI N.; COMIN, CESAR H.; PERON, THOMAS K. D. M.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; YE, CHENG; WILSON, RICHARD C.; HANCOCK, EDWIN R.; COSTA, LUCIANO DA F. Concentric network symmetry. INFORMATION SCIENCES, v. 333, p. 61-80, MAR 10 2016. Citações Web of Science: 4.
RODRIGUES, FRANCISCO A.; PERON, THOMAS K. D. M.; JI, PENG; KURTHS, JUERGEN. The Kuramoto model in complex networks. PHYSICS REPORTS-REVIEW SECTION OF PHYSICS LETTERS, v. 610, p. 1-98, JAN 26 2016. Citações Web of Science: 174.
YE, CHENG; COMIN, CESAR H.; PERON, THOMAS K. D. M.; SILVA, FILIPI N.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; COSTA, LUCIANO DA F.; TORSELLO, ANDREA; HANCOCK, EDWIN R. Thermodynamic characterization of networks using graph polynomials. Physical Review E, v. 92, n. 3 SEP 25 2015. Citações Web of Science: 9.
SONNENSCHEIN, BERNARD; PERON, THOMAS K. D. M.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; KURTHS, JUERGEN; SCHIMANSKY-GEIER, LUTZ. Collective dynamics in two populations of noisy oscillators with asymmetric interactions. Physical Review E, v. 91, n. 6 JUN 16 2015. Citações Web of Science: 12.
MENDEZ-BERMUDEZ, J. A.; ALCAZAR-LOPEZ, A.; MARTINEZ-MENDOZA, A. J.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; PERON, THOMAS K. D. M. Universality in the spectral and eigenfunction properties of random networks. Physical Review E, v. 91, n. 3 MAR 13 2015. Citações Web of Science: 12.
JI, PENG; PERON, THOMAS K. D. M.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; KURTHS, JUEURGEN. Analysis of cluster explosive synchronization in complex networks. Physical Review E, v. 90, n. 6 DEC 18 2014. Citações Web of Science: 16.
EROGLU, DENIZ; PERON, THOMAS K. D. M.; MARWAN, NOBERT; RODRIGUES, FRANCISCO A.; COSTA, LUCIANO DA F.; SEBEK, MICHAEL; KISS, ISTVAN Z.; KURTHS, JUERGEN. Entropy of weighted recurrence plots. Physical Review E, v. 90, n. 4 OCT 21 2014. Citações Web of Science: 21.
SONNENSCHEIN, BERNARD; PERON, THOMAS K. D. M.; RODRIGUES, FRANCISCO A.; KURTHS, JUERGEN; SCHIMANSKY-GEIER, LUTZ. Cooperative behavior between oscillatory and excitable units: the peculiar role of positive coupling-frequency correlations. European Physical Journal B, v. 87, n. 8 AUG 11 2014. Citações Web of Science: 9.
PERON, T. K. D.; COMIN, C. H.; AMANCIO, D. R.; COSTA, L. DA F.; RODRIGUES, F. A.; KURTHS, J. Correlations between climate network and relief data. Nonlinear Processes in Geophysics, v. 21, n. 6, p. 1127-1132, 2014. Citações Web of Science: 7.

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