多层单向耦合星形网络的特征值谱及同步能力分析

随着复杂网络同步的进一步发展,对复杂网络的研究重点由单层网络转向更加接近实际网络的多层有向网络.本文分别严格推导出三层、多层的单向耦合星形网络的特征值谱,并分析了耦合强度、节点数、层数对网络同步能力的影响,重点分析了层数和层间中心节点之间的耦合强度对多层单向耦合星形网络同步能力的影响,得出了层数对多层网络同步能力的影响至关重要.当同步域无界时,网络的同步能力与耦合强度、层数有关,同步能力随其增大而增强;当同步域有界时,对于叶子节点向中心节点耦合的多层星形网络,当层内耦合强度较弱时,层内耦合强度的增大会使同步能力增强,而层间叶子节点之间的耦合强度、层数的增大反而会使同步能力减弱;当层间中心节点之间的耦合强度较弱时,层间中心节点之间的耦合强度、层数的增大会使同步能力增强,层内耦合强度、层间叶子节点之间的耦合强度的增大反而会使同步能力减弱.对于中心节点向叶子节点耦合的多层星形网络,层间叶子节点之间的耦合强度、层数的增大会使同步能力增强,层内耦合强度、节点数、层间中心节点之间的耦合强度的增大反而会使同步能力减弱.     

平均度对复杂网络同步能力的影响

提出了一个平均度随网络大小线性增大而其它的网络特征量保持不变或变化很小的网络,研究了平均度对其同步能力的影响。研究发现,当网络的大小增大时,该网络的平均距离基本保持不变,而平均度线性增大,且对于同步稳定区域无界的动力学系统,网络的同步能力线性地提高;而对于同步稳定区域有界的动力学系统,网络的同步能力基本保持不变。     

超混沌R?ssler系统构成的星形网络的混沌同步

通过对超混沌系统线性项与非线性项的适当分离配置，构造一个特殊的非线性耦合函数作为单元之间的耦合函数，提出非线性非对称耦合混沌同步方法，研究超混沌Rssler系统单元按照星形连接形式组成网络的同步问题.发现耦合强度在某一区域里存在着稳定的混沌同步现象.分析并讨论了不同参数在耦合过程中对混沌同步过程及其稳定性的影响.数值模拟结果证实该方法的有效性. 关键词： 超混沌同步 非线性耦合 R ssler系统 星形网络     

超混沌R(o)ssler系统构成的星形网络的混沌同步

通过对超混沌系统线性项与非线性项的适当分离配置,构造一个特殊的非线性耦合函数作为单元之间的耦合函数,提出非线性非对称耦合混沌同步方法,研究超混沌Rossler系统单元按照星形连接形式组成网络的同步问题.发现耦合强度在某一区域里存在着稳定的混沌同步现象.分析并讨论了不同参数在耦合过程中对混沌同步过程及其稳定性的影响.数值模拟结果证实该方法的有效性.     

一种有效的提高复杂网络同步能力的自适应方法

本文提出了一种根据节点状态来调节网络中边权重的自适应方法(MDMF)来提高网络的同步能力, 总结了网络规模与网络平均速度对同步能力的影响. 研究发现, 通过这种自适应方法, 得到网络的同步能力与网络规模成幂率关系. 在相同网络规模下, 此方法能使网络的同步能力高于无权重网络几个数量级.当网络规模越大时, 提高同步能力越高效.     

加权方式对网络同步能力的影响

针对真实网络中权值与端点度的相关特性,提出了一种与始点和终点的度 都相关的非对称加权方式.在不同的网络结构下研究加权方式对同步能力的影响. 研究发现网络异质性越强时,通过调节网络权值改变网络同步能力的效果越显著, 而网络越匀质时,调节权值的方式改变网络同步能力的效果越不明显. 仿真实验显示无论在小世界网络还是无标度网络中,网络都是在节点的输入强度为1处获得最优的同步能力.     

基于低阶矩阵最大特征值的复杂网络牵制混沌同步

虽已对复杂网络牵制同步需要牵制结点数量及牵制结点数量与耦合强度的关系进行了研究,然而快速计算牵制结点数量仍是大规模复杂网络面临的一个重要问题.研究发现了复杂网络耦合矩阵主子阵最大值递减规律,由此提出了快速计算复杂网络牵制结点数量的方法,揭示了不同的牵制策略与牵制结点数量之间的关系.数值仿真显示了在无标度网络和小世界网络上三种不同的牵制策略下,牵制结点数与主子阵最大特征值的变化规律;最后给出了一个在无标度网络上采用随机选择结点策略的牵制同步实例.     

推广的失活网络动力学同步优化

在不改变网络度分布的条件下,研究了推广的失活网络的同步行为. 应用特征值比R来衡量网络的同步能力,发现同步能力可以通过改变结构参数——激活节点数M来进行优化.特征值比R随M的变化非常敏感,激活节点数M越大,特征值比R越小,同步能力就越强,且在一定范围内遵循R～M^-2.0的幂律关系.通过引入结构微扰,该网络的同步能力也可以得到有效优化. 关键词： 推广的失活网络 同步 特征值比 优化     

磁性多层膜的穆斯堡尔谱研究

评述了磁性多层膜中磁层、界面和非磁层的结构及磁性的穆斯堡尔谱研究的新进展,并展望了今后的研究方向.A new progress in Mssbauer study on the magnetic structure and magnetic properites of the magnetic layer, interface layer and nonmagnetic layer in the magnetic multilayers is reviewed.Further research trend is also discussed.     

移动Ad Hoc网络动力学同步能力的研究

研究了移动Ad Hoc网络的动力学同步行为.用特征值比R来衡量网络的同步能力,特征值比R越小,同步能力越强.结果表明最初该网络的特征值比R随聚类系数C的增加而增加,继续增大聚类系数,特征值比反而减小.特征值比随聚类系数并不是普遍的正比关系也不是反比关系,而是先增大后减小,明显存在一个极值.     

A clustering-driven medium access control protocol for WDM star networks

Channel assignment and nodes’ service order are two key issues that have to be addressed when designing medium access control (MAC) protocols for WDM star networks. Traditional scheduling techniques consider either channel assignment or nodes’ service order issues. Furthermore, they make use of information such as data channels or receivers’ availability, without combining it with senders’ demands. This paper introduces a novel approach to message scheduling algorithms for WDM star networks, which is driven by clustering techniques. The proposed clustering driven-minimum scheduling latency (CD-MSL) scheme combines all the aforementioned information to create groups of similar source nodes on the basis of the destination nodes of their messages, aiming at rearranging nodes’ service order and improving network performance. Extensive simulation results are presented, which indicate that the proposed clustering-driven scheme leads to a significantly higher throughput-delay performance, in comparison to conventional scheduling algorithms.     

Explosive synchronization of multi-layer complex networks based on inter-layer star network connection

Explosive synchronization (ES) is a first-order transition phenomenon that is ubiquitous in various physical and biological systems. In recent years, researchers have focused on explosive synchronization in a single-layer network, but few in multi-layer networks. This paper proposes a frequency-weighted Kuramoto model in multi-layer complex networks with star connection between layers and analyzes the factors affecting the backward critical coupling strength by both theoretical analysis and numerical validation. Our results show that the backward critical coupling strength of each layer network is influenced by the inter-layer interaction strength and the average degree. The number of network layers, the number of nodes, and the network topology can not directly affect the synchronization of the network. Enhancing the inter-layer interaction strength can prevent the emergence of explosive synchronization and increasing the average degree can promote the generation of explosive synchronization.     

Double resonance in star networks of bistable units with disordered signals

It has been found that a hub node is better able to amplify weak external signals than leaf nodes in star networks. But hub-enhanced amplification is only attained by a single hub node and is limited to weak coupling strength. We show here that random initial phases in external weak signals do not affect the hub-enhanced amplification at weak coupling strength. Instead, they can improve the responses of all the leaf nodes to external signals at large coupling strength,resulting in a double resonance-like signal amplification. We use a reduced model to analyze the influence of the star structure and random initial phases on the emergence of double resonance.     

Designing an all-optical packet filtering module for WDM broadcast-and-select star networks

An all-optical packet filtering module for WDM broadcast-and-select star networks is introduced. At each time instant, only one packet per wavelength is allowed to pass to the star coupler. Therefore, collisions are avoided and the network performance is improved. The proposed module is based on the use of optical logic circuits for controlling the passing of the transmitted packets to the star coupler, without the need of optical to electronic translation or electronic processing of the network feedback information. In this way, the processing time is drastically reduced, while the need for slowly tunable optical filters is eliminated. Furthermore, due to the all-optical nature of the network hub, the reliability of the system is improved.     

Synchronization on coupled dynamical networks

In this paper, partial synchronization (PaS) in networks of coupled chaotic oscillator systems and synchronization in sparsely coupled spatiotemporal systems are explored. For the PaS, we reveal that the existence of PaS patterns depends on the symmetry property of the network topology, while the emergence of the PaS pattern depends crucially on the stability of the corresponding solution. An analytical criterion in judging the stability of PaS state on a given network are proposed in terms of a comparison between the Lyapunov exponent spectrum of the PaS manifold and that of the transversal manifold. The competition and selections of the PaS patterns induced by the presence of multiple topological symmetries of the network are studied in terms of the criterion. The phase diagram in distinguishing the synchronous and the asynchronous states is given. The criterion in judging PaS is further applied to the study of synchronization of two sparsely coupled spatiotemporal chaotic systems. Different synchronization regimes are distinguished. The present study reveals the intrinsic collective bifurcation of coupled dynamical systems prior to the emergence of global synchronization.     

基于信息熵的变星光谱快速识别方法

变星对人类研究宇宙的起源与发展具有重要意义,对于变星研究的困难首先源于对变星的筛选和识别,即如何从海量恒星光谱数据中有效识别变星光谱。传统的异常数据定义试图通过不同的方式寻找异常数据与一般模式之间的偏差,进而予以定量分析和筛选。然而,这种方法的时间复杂度过大,且结果存在不可理解和无法解释的问题。文章利用熵可以反映系统有序程度与稳定程度的特性,引入信息熵作为衡量数据集一般模式的标准,提出了基于信息熵的变星光谱快速识别方法。该方法显著降低了算法的时间复杂度,有效地消除了人为主观因素对识别结果的影响。采用国家天文台提供的Sloan数字巡天数据实验验证了该方法的可行性和有效性。     

星等及光谱可调的标定用单星模拟器系统设计

为了实现多色温、多星等并且色温和星等都在系统中实时可调节的功能,提出设计一款新型的星等及光谱可调节的单星模拟器系统。系统采用氙灯及卤钨灯作为光源,将光源分为多束窄带光谱,并且对每一束窄带光谱的光强和光谱进行调节实现对黑体光谱范围及色温的模拟。当具有不同光谱特性和色温的光源进入星等调节器时,采用与波段光强控制器不相互干扰的调节方式,只对光源的光度即整个光源的能量进行衰减控制达到星等调节。在实验室实现了整个系统的组装,搭建了控制和测试平台,并给出标准星等光度与各个色温情况下实测星等光度对照结果。     

星等及光谱可调的标定用单星模拟器系统设计

为了实现多色温、多星等并且色温和星等都在系统中实时可调节的功能,提出设计一款新型的星等及光谱可调节的单星模拟器系统。系统采用氙灯及卤钨灯作为光源,将光源分为多束窄带光谱,并且对每一束窄带光谱的光强和光谱进行调节实现对黑体光谱范围及色温的模拟。当具有不同光谱特性和色温的光源进入星等调节器时,采用与波段光强控制器不相互干扰的调节方式,只对光源的光度即整个光源的能量进行衰减控制达到星等调节。在实验室实现了整个系统的组装,搭建了控制和测试平台,并给出标准星等光度与各个色温情况下实测星等光度对照结果。