非高斯噪声激励下FHN神经元系统的定态概率密度与平均首次穿越时间

研究了非高斯噪声激励下的FHN神经元系统,应用路径积分法和统一色噪声近似得到系统的定态概率密度函数和平均首次穿越时间表达式.发现了加性噪声强度Q能够诱导非平衡相变的产生,乘性噪声强度D、偏离参数p及关联时间τ₀均不能诱导非平衡相变发生;非高斯噪声的存在缩短了细胞神经元系统静息态和激发态之间的转化时间,有利于神经元信息的传递. 关键词： FHN神经元系统 非高斯噪声 定态概率密度 平均首次穿越时间     

色噪声间关联的周期调制对单模激光随机共振的影响

讨论色噪声驱动的单模激光系统在噪声间关联程度受时间周期调制情况下的随机共振.用线性化近似的方法计算了光强功率谱及信噪比.具体讨论色噪声情况下信噪比R受噪声强度D,Q,时间周期调制频率Ω_λ以及噪声自关联时间τ₁,τ₂和噪声间关联程度λ的影响.发现信噪比随噪声强度的变化呈单峰共振,信噪比随时间周期调制频率的变化呈周期性共振,而信噪比随 关键词： 色噪声 时间周期调制 噪声间关联程度 周期性随机共振     

色噪声驱动的肿瘤细胞增长系统的瞬态性质:平均首通时间

研究了受色高斯噪声驱动的肿瘤细胞增长系统的瞬态态性质(平均首通时间T). 据Novikov定理和Fox近似方法得到相应的Fokker-Planck方程,使用最快下降法得到了肿瘤细胞增长系统的平均首通时间的解析表达式.经过数值计算,结果表明：肿瘤增长系统的T在正关联(0<λ<1, λ为关联噪声强度)和负关联(-1<λ<0)呈现出不同的特性. 正关联时,噪声强度和对应的关联时间在态转化过程中起着相反的作用;然而,负关联时,肿瘤增长系统的关键词： 色噪声 肿瘤细胞增长系统 平均首通时间     

色关联的色噪声驱动的分段非线性模型的平均首次穿越时间

研究了色关联的乘性高斯色噪声和加性高斯色噪声驱动的分段非线性系统中, 噪声强度和相关时间对平均首次穿越时间的影响. 利用一致有色噪声近似方法和最速下降方法, 推导出系统平均首次穿越时间的表达式. 研究结果表明: 系统的平均首次穿越时间随着乘性噪声的增加会出现单峰结构, 即“共振”现象, 峰值会随着加性噪声强度和噪声之间关联强度的增加而减小. 而平均首次穿越时间作为加性噪声的函数呈单调曲线, 说明乘性噪声和加性噪声对平均首次穿越时间的影响不同. 此外, 乘性和加性噪声关联时间以及互关联时间在正关联时和负关联时 对系统平均首次穿越时间的影响是不同的. 关键词： 色噪声 分段非线性系统 平均首次穿越时间     

色噪声驱动下调幅波的单模激光随机共振

对单模激光增益模型的光强方程加入调幅波，用线性化近似方法计算了以e指数形式关联的两色噪声驱动下光强的输出功率谱及信噪比. 结果表明噪声间互关联时间及互关联程度对随机共振影响很大，信噪比随着载波信号频率ω和调制信号频率Ω的变化也和白噪声的变化曲线有很大不同. 关键词： 色噪声 单模激光 随机共振 调幅波     

色噪声驱动的非对称双稳系统的平均首次穿越时间

研究了由关联乘性色噪声及加性白噪声驱动的非对称双稳系统中势阱的非对称性及噪声对系统两个方向平均首次穿越时间的影响. 首先利用一致有色噪声近似推导了系统的稳态概率密度的表达式，根据最速下降法推导了平均首次穿越时间的表达式. 数值结果表明：势阱的非对称性对两个方向的平均首次穿越时间的影响是不同的；由于噪声的关联性，即使对于关联乘性色噪声及加性白噪声驱动的对称双稳系统，两个方向的平均首次穿越时间也不再相等；在lnT₊-r和lnT_{-关键词： 平均首次穿越时间 非对称双稳系统 乘性色噪声 加性白噪声}     

α稳定噪声驱动的非对称双稳随机共振现象

以微弱周期信号激励的非对称双稳系统为模型, 以信噪比增益为指标, 首先针对加性和乘性α 稳定噪声共同作用的随机共振现象展开了研究, 然后针对单独加性α 稳定噪声激励的随机共振现象进行了研究, 探究了α 稳定噪声特征指数α 和对称参数β 分别取不同值时, 系统结构参数a, b, 刻画双稳系统非对称性的偏度r以及α 稳定噪声强度放大系数Q或D对非对称双稳系统共振输出的作用规律. 研究结果表明, 无论在加性和乘性α 稳定噪声共同作用下还是在单独加性α 稳定噪声作用下, 通过调节a和b或者r均可诱导随机共振, 实现微弱信号的检测, 且有多个参数区间与之对应, 这些区间不随α 或β 的变化而变化; 在研究噪声诱导的随机共振现象时发现, 调节噪声强度放大系数也可使系统产生随机共振现象, 且达到共振状态时D的区间也不随α 或β 的变化而变化. 这些结论为α 稳定噪声环境下参数诱导随机共振中系统参数以及噪声诱导随机共振中噪声强度的合理选取提供了依据.     

关联高斯与非高斯噪声激励的FHN神经元系统的稳态分析

本文主要研究了关联乘性非高斯噪声和加性高斯白噪声共同激励的FHN(Fitz Hugh-Nagumo)神经元系统.利用路径积分法和统一色噪声近似,推导出该系统的定态概率密度函数表达式.通过研究发现,乘性噪声强度D、加性噪声强度Q、噪声自关联时间τ以及互关联系数λ均可以诱导系统产生非平衡相变现象,而非高斯参数q却不可以诱导系统产生非平衡相变现象.此外,我们还发现参数D和λ的增大有利于神经元系统从激发态向静息态转换,Q和τ的增大有利于神经元系统从静息态向激发态转换,q的增大会使得神经元系统停留在静息态的概率增加.     

双色噪声驱动光学双稳系统的弛豫时间研究

研究乘性及加性噪声的自关联时间τ₁和τ₂,交叉关联时间τ对光学双稳系统的弛豫时间的影响.弛豫时间T由Mei等所采用的方法得到. 经数值计算, 结果表明: 两噪声间交叉关联时间τ及乘性噪声的自关联时间τ₁延缓系统涨落的消退(T随τ及τ₁的增大而增大);T随加性噪声的自关联时间τ 关键词： 关联噪声 弛豫时间 光学双稳系统     

非高斯Lévy噪声驱动下的非对称双稳系统的相转移和平均首次穿越时间

研究了非高斯Lévy噪声激励下非对称双稳系统的相转移和首次穿越问题.首先利用Grünwald-Letnikov有限差分方法数值求解系统所对应的分数阶Fokker-Plank方程,得到了系统的稳态概率密度函数.然后分析了系统的非对称参数以及噪声强度和稳定性指标对稳态概率密度函数的影响,发现了非对称参数和稳定性指标的变化都能够诱导系统发生相转移.进一步研究了系统的平均首次穿越时间,得到了非对称参数、噪声强度和稳定性指标影响系统平均首次穿越时间的不同作用机理. 关键词： 非高斯Lévy噪声 非对称双稳系统 相转移 平均首次穿越时间     

色交叉关联噪声作用下癌细胞增长系统的平均首通时间

研究了受色交叉关联噪声驱动的癌细胞增长系统的平均首通时间.根据Novikov定理和Fox方法得到了相应的近似Fokker-Planck方程,给出了稳态概率密度函数的表达式.运用最快下降法,得到了平均首通时间的解析式.数值结果表明:两噪声之间负关联时,平均首通时间是加性噪声强度和乘性噪声强度的减函数,是噪声关联时间的增函数;两噪声之间正关联时,平均首通时间与加性噪声强度之间的单调关系与穿越方向有关,是乘性噪声强度的非单调函数,是噪声关联时间的减函数.     

Mean First-Passage Time in a Bistable Kinetic Model with Stochastic Potentials

The transient properties of a bistable system with the stochastic potentials are investigated. The explicit expressions of the mean first-passage time (MFPT) are obtained by using a steepest-descent approximation. The results show that the MFPT of the system increases with the amplitude Δ of the stochastic potential, decreases with the noise intensity D and the correlation length l. The stochastic potential makes against the particle moving towards the destination.     

色关联噪声驱动的非对称双稳系统中平均首次穿越时间的研究

研究了由色关联的乘性白噪声和加性白噪声驱动的非对称双稳系统中，色关联及非对称性对平均首次穿越时间的影响.数值结果表明乘性噪声强度α和加性噪声强度D及互相关时间τ对首次穿越时间T的影响是一致的，加性和乘性噪声间的互关联强度λ及势阱的非对称性r对T的影响是一致的.τ的增加能提高粒子的逃逸率，λ的增加则减小逃逸率.     

空间网络上的随机游走

本文以一维均匀环为基础, 通过添加有限数量的长程连接构造出了一维有限能量约束下的空间网络, 环上任意节点i与j之间存在一条长程连接的概率满足p_ijα d_ij^-α (α≥ 0),其中d_ij为节点i与j之间的网格距离, 并且所有长程连接长度总和受到总能量∧=cN(c≥ 0)的约束, N为网络节点总数.通过研究该空间网络上的随机游走过程,存在最优幂指数α₀ 使得陷阱问题的平均首达时间最短.进一步研究发现,平均首达时间与网络规模N之间存在着幂律关系, 随着网络规模N和总能量∧的增加,最优幂指数α₀单调增加,并趋近最优值1.5.     

Temporal correlations and persistence in the kinetic Ising model: the role of temperature

We study the statistical properties of the sum S _t = dt'σ _t', that is the difference of time spent positive or negative by the spin σ _t, located at a given site of a D-dimensional Ising model evolving under Glauber dynamics from a random initial configuration. We investigate the distribution of S_t and the first-passage statistics (persistence) of this quantity. We discuss successively the three regimes of high temperature ( T > T _c), criticality ( T = T _c), and low temperature ( T < T _c). We discuss in particular the question of the temperature dependence of the persistence exponent , as well as that of the spectrum of exponents (x), in the low temperature phase. The probability that the temporal mean S _t/t was always larger than the equilibrium magnetization is found to decay as t ^{- - ?}. This yields a numerical determination of the persistence exponent in the whole low temperature phase, in two dimensions, and above the roughening transition, in the low-temperature phase of the three-dimensional Ising model. Received 4 December 2000     

Mean first-passage time for random walks on undirected networks

In this paper, by using two different techniques we derive an explicit formula for the mean first-passage time (MFPT) between any pair of nodes on a general undirected network, which is expressed in terms of eigenvalues and eigenvectors of an associated matrix similar to the transition matrix. We then apply the formula to derive a lower bound for the MFPT to arrive at a given node with the starting point chosen from the stationary distribution over the set of nodes. We show that for a correlated scale-free network of size N with a degree distribution P(d) ∼ d ^−γ , the scaling of the lower bound is N ^1−1/γ . Also, we provide a simple derivation for an eigentime identity. Our work leads to a comprehensive understanding of recent results about random walks on complex networks, especially on scale-free networks.     

非关联噪声驱动的单稳系统的平均首次穿越时间

基于非对称双稳系统的理论研究了偏单稳系统的平均首次穿越时间问题,并基于势函数分析了参数对平均首次穿越时间的影响.得出结论:1)当偏稳系数为零时,随着加性噪声强度和参数a的增加,两个方向的平均首次穿越时间相等且均单调减小,2)随着偏稳系数b的增加,势阱的对称性被破坏,粒子由xs1跃迁到xs2的时间线性地减小,而粒子由xs2跃迁到xs1的时间线性地增加.3)随着乘性噪声强度和加性噪声强度比率R的增加,两个方向平均首次穿越时间均单调增加.     

First-passage behavior of periodic potential system driven by correlated noise

In this paper, the first-passage time (FPT) of periodic potential system driven by correlated noise is discussed. One-dimensional non-Markovian process in the system is stochastically equivalent to two-dimensional Markovian process according to the statistical characteristics of noise. The 5 × 10⁴ response tracks of the system is simulated by the fourth-order Runge-Kutta algorithm, and the FPT of the Brownian particle is recorded, then the mean first-passage time (MFPT) is calculated by averaging these values and the probability density function (PDF) of the FPT is simulated. Finally, the influence of the relevant parameters in the system on MFPT and the PDF of the FPT are discussed. Besides, it is found that resonance activation (RA) phenomenon appears in the system.     

PMRD investigations of molecular dynamics and phase transitions in the liquid crystal 6CHBT

Proton Magnetic Relaxation Dispersion (PMRD) measurements were carried out over a wide Larmor frequency range near the isotropic-nematic transition temperature (T _NI) and in the mid nematic phase of a low viscous liquid crystal 4-(trans-4′-hexylcyclohexyl)-isothiocyanatobenzene (6CHBT), with a view to examining the pre-transitional effects just above isotropic-nematic transition (T > T _NI) and the role of director fluctuations (DF) on the nematic phase stability of this system. The results near the transition indicate critical slowing down of the short-range nematic order modes just above T _NI with a mean field critical exponent characterizing the coherence length (ξ). The observed temperature independence of the correlation time associated with the reorientations (τ_R) and the extension of DF mode spectrum, in the mid-nematic phase, to relatively higher resonance frequencies seem to suggest fairly low hindering barriers for the tumbling of the molecules about their short axes.