离散可激发介质中早期后去极化对螺旋波影响的数值研究

通过考虑某些不应态也可以被激发,在离散可激发介质Greenberg-Hasting模型中引入早期后去极化行为,研究了早期后去极化对螺旋波的影响.数值结果表明:在适当选择参数下,早期后去极化对螺旋波有很大影响,这些影响包括使螺旋波漫游、漂移和破碎,导致螺旋波波纹被扭曲和波臂粗细交替变化,以及导致螺旋波的周期在两个值之间交替变化,产生从稳定螺旋波到呼吸螺旋波和反螺旋波的相变等.当不应态的激发阈值很高时,早期后去极化对螺旋波没有影响.对发生上述现象作了简要的讨论. 关键词： 离散可激发介质 螺旋波 早期后去极化     

利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌

在Luo-Rudy的心脏模型中引入了记忆效应, 该记忆效应表现为膜间电压的延迟耦合. 研究了记忆效应对螺旋波的影响, 数值模拟结果表明:心脏记忆可导致螺旋波无规则漫游;当延迟时间适当选取时, 增加记忆强度会导致螺旋波的频率减小, 如果记忆强度超过临界值, 心脏记忆效应还可以使螺旋波和时空混沌消失, 因为含时外行钾离子电流被心脏记忆过度抑制.     

两层耦合可激发介质中螺旋波转变为平面波

采用Br-Eiswirth模型研究了两层耦合可激发介质中螺旋波的动力学,两层介质通过网络连接,即在每一层介质上,每一列选一个可激发单元作为中心点,在一层介质上同一列的可激发单元只与另一层介质上对应的中心点及其8个邻居有耦合.数值模拟结果表明:通过这种局部耦合,在适当小的耦合强度下两耦合螺旋波可实现同步,增大耦合强度会导致螺旋波漫游和漂移,造成螺旋波不同步,观察到螺旋波与静息态、低频平面波和不规则斑图共存现象.在适当强的耦合强度下,还观察到两螺旋波转变成同步的平面波消失现象.对产生这些现象的物理机理做了讨论.     

Security analysis of a spatiotemporal-chaos-based cryptosystem

An S-box modified one-way coupled map lattice is applied as a chaotic cryptograph. The security of the system is evaluated from various attacks currently used, including those based on error function analysis, statistical property analysis, and known-plaintext and chosen-ciphertext analytical computations. It is found that none of the above attacks can be better than the brute force attack of which the cost is exhaustively quantitated by the key number in the key space. Also, the system has fairly fast encryption (decryption) speed, and has extremely long period for finite-precision computer realization of chaos. It is thus argued that this chaotic cryptosystem can be a hopeful candidate for realistic service of secure communications.     

基于超混沌Chua电路的广义同步保密通信

利用状态反馈方法成功地实现了 6维超混沌Chua电路的广义同步建立速度的加快 ,极大地缩短了同步过渡时间。同时 ,在广义同步的基础上设计了一种超混沌保密通信方案 ,有效地提高了通信系统的保密性能。理论分析和数值仿真均取得了显著的效果。     

用负反馈控制混沌Lorenz系统到达任意目标

研究了用非线性反馈控制混沌Lorenz系统的方法,经理论分析,给出了反馈控制函数的表达 式和混沌控制的期望结果,理论结果和数值结果一致表明,不同的控制函数可使系统稳定在不同的目标点或不同的周期轨道上. 关键词：     

Exploring the role of inhibitory coupling in duplex networks

The electrical coupling of myocytes and fibroblasts can play a role in inhibiting electrical impluse propagation in cardiac muscle. To understand the function of fibroblast–myocyte coupling in the aging heart, the spiral-wave dynamics in the duplex networks with inhibitory coupling is numerically investigated by the Br–Eiswirth model. The numerical results show that the inhibitory coupling can change the wave amplitude, excited phase duration and excitability of the system. When the related parameters are properly chosen, the inhibitory coupling can induce local abnormal oscillation in the system and the Eckhaus instability of the spiral wave. For the dense inhibitory network, the maximal decrement(maximal increment) in the excited phase duration can reach 24.3%(13.4%), whereas the maximal decrement in wave amplitude approaches 28.1%. Upon increasing the inhibitory coupling strength, the system excitability is reduced and even completely suppressed when the interval between grid points in the inhibitory network is small enough. Moreover, the inhibitory coupling can lead to richer phase transition scenarios of the system, such as the transition from a stable spiral wave to turbulence and the transition from a meandering spiral wave to a planar wave. In addition, the self-sustaining planar wave, the unique meandering of spiral wave and inward spiral wave are observed. The physical mechanisms behind the phenomena are analyzed.     

Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究

采用Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型,研究了二维神经元阵列系统从一个具有随机相位分布的初态演化最终是否能自发产生螺旋波的问题.数值结果表明:系统是否出现螺旋波与单个HR神经元的状态、系统的初态和耦合强度有关,其中单个HR神经元的振荡状态起主要作用.当单个HR神经元处于一周期振荡态时,在一定的耦合强度范围内系统都会自发出现多个螺旋波和螺旋波对,出现螺旋波与系统初态无关,只要适当选择耦合强度,在系统中可以出现单个螺旋波.当耦合强度超过某一阈值后,继续增加耦合强度,系统会呈现三种不同的动力学行为,分别与三类初态有关.系统从第一类初态演化将偶尔出现单个螺旋波,系统从第二类和第三类初态演化将分别出现间歇性全局同步振荡和振荡死亡.当单个神经元处于二周期态时,只有当系统神经元的初相位比较均匀分布时,系统才能自发出现螺旋波,而且出现螺旋波的耦合强度范围大为减少.当神经元处于更高的周期态时,系统一般不容易自发出现螺旋波.这些结果有助于人们了解大脑皮层自发产生螺旋波的机制.     

激发介质中螺旋波失稳的微观机理研究

采用晶格Boltzmann方法研究了激发介质中螺旋波的失稳,计算机数值模拟给出了激发介质中螺旋波失稳前后的速度场分布,并结合斑图和波头轨迹进行讨论发现,稳定螺旋波的速度场分布表现为螺旋波旋转中心处的速度做周期突变;在螺旋波开始失稳时,速度场分布表现为该位置粒子速度突变加快最后变得无规律,使速度集团分解无规律,导致速度场分布越来越混乱,并最终使系统进入时空混沌态. 关键词： 晶格Boltzmann方法 激发介质 螺旋波 时空混沌     

基于改进元胞自动机的数字保密通信方案

为了提高现有混沌保密通信系统的加解密速度和安全性,提出了一种新的即时同步流密码数字保密通信方案,在该方案中利用改进元胞自动机进行加密,并采用扩展密钥技术和置乱技术.数值模拟结果表明:该方案能产生随机性很好的流密码,并且具有较高的加解密速度和非常高的抗破译能力.