Efeitos de flutuações devidas a população finita na sincronização de osciladores globalmente acoplados
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Física Programa de Pós-Graduação em Física UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23607 |
Resumo: | In this work, we present a study on the influence of the finite number of oscillators on the synchronization of two models of globally coupled oscillators. The first is the Kuramoto's model with discrete phases and the second is the Yu's model, whose main characteristic is population growth. In both cases, we start from the microscopic dynamics of the number of oscillators in a given state and obtain the respective Langevin equations for the oscillator densities. For the discretized Kuramoto's model, we evaluated the temporal evolution of densities and compared our results with the continuous case, already studied in the literature in the mean field approach. Then, we used the finite size scale theory to obtain the critical exponents of the model, where we obtained values close to the universality class of an opinion dynamics model. In the study of Yu's model, which has three states, our analysis was restricted to the case in which the model has bistability. We studied, via non-linear dynamics, the bifurcation diagram, which indicated a subcritical Hopf bifurcation, that is, the model has two attractors: a fixed point and a limit cycle. We found that, unlike what occurs in models with a fixed population, bistability persists in the Yu's model and it has hysteresis. Thus, we realize that fluctuations do not break bistability in systems with a finite and growing population. |
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Efeitos de flutuações devidas a população finita na sincronização de osciladores globalmente acopladosSincronizaçãoOsciladores globalmente acopladosFlutuações devidas ao número finitoSynchronizationGlobally coupled oscillatorsFluctuations due to the finite numberCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work, we present a study on the influence of the finite number of oscillators on the synchronization of two models of globally coupled oscillators. The first is the Kuramoto's model with discrete phases and the second is the Yu's model, whose main characteristic is population growth. In both cases, we start from the microscopic dynamics of the number of oscillators in a given state and obtain the respective Langevin equations for the oscillator densities. For the discretized Kuramoto's model, we evaluated the temporal evolution of densities and compared our results with the continuous case, already studied in the literature in the mean field approach. Then, we used the finite size scale theory to obtain the critical exponents of the model, where we obtained values close to the universality class of an opinion dynamics model. In the study of Yu's model, which has three states, our analysis was restricted to the case in which the model has bistability. We studied, via non-linear dynamics, the bifurcation diagram, which indicated a subcritical Hopf bifurcation, that is, the model has two attractors: a fixed point and a limit cycle. We found that, unlike what occurs in models with a fixed population, bistability persists in the Yu's model and it has hysteresis. Thus, we realize that fluctuations do not break bistability in systems with a finite and growing population.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNeste trabalho, nós apresentamos um estudo sobre a influência do número finito de osciladores na sincronização de dois modelos de osciladores globalmente acoplados. O primeiro é o modelo de Kuramoto com fases discretas e o segundo é o modelo de Yu, que tem como principal característica o crescimento da população. Em ambos os casos, nós partimos da dinâmica microscópica do número de osciladores em um dado estado e obtemos as respectivas equações de Langevin para as densidades de osciladores. Para o modelo de Kuramoto discretizado nós avaliamos a evolução temporal das densidades e comparamos nossos resultados com o caso contínuo, já estudado na literatura na aproximação de campo médio. Em seguida, nós utilizamos a teoria de escala de tamanho finito para obter os expoentes críticos do modelo, onde obtivemos valores próximos à uma classe de universalidade de um modelo de dinâmica de opinião. No estudo do modelo de Yu, que possui três estados, nossa análise restringiu-se ao caso em que o modelo apresenta biestabilidade. Nós estudamos, via dinâmica não linear, o diagrama de bifurcação, que indicou uma bifurcação de Hopf subcrítica, ou seja, o modelo possui dois atratores: um ponto fixo e um ciclo limite. Verificamos que, ao contrário do que ocorre em modelos com população fixa, a biestabilidade persiste no modelo de Yu e o mesmo apresenta histerese. Dessa forma, percebemos que as flutuações não quebram a biestabilidade em sistemas com população finita e crescente.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBRosas, Alexandre da Silvahttp://lattes.cnpq.br/0758283899410437Silva, Tiago Moy da2022-07-19T18:22:34Z2020-12-172022-07-19T18:22:34Z2020-08-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/23607porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-07-20T12:15:41Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/23607Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462022-07-20T12:15:41Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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In this work, we present a study on the influence of the finite number of oscillators on the synchronization of two models of globally coupled oscillators. The first is the Kuramoto's model with discrete phases and the second is the Yu's model, whose main characteristic is population growth. In both cases, we start from the microscopic dynamics of the number of oscillators in a given state and obtain the respective Langevin equations for the oscillator densities. For the discretized Kuramoto's model, we evaluated the temporal evolution of densities and compared our results with the continuous case, already studied in the literature in the mean field approach. Then, we used the finite size scale theory to obtain the critical exponents of the model, where we obtained values close to the universality class of an opinion dynamics model. In the study of Yu's model, which has three states, our analysis was restricted to the case in which the model has bistability. We studied, via non-linear dynamics, the bifurcation diagram, which indicated a subcritical Hopf bifurcation, that is, the model has two attractors: a fixed point and a limit cycle. We found that, unlike what occurs in models with a fixed population, bistability persists in the Yu's model and it has hysteresis. Thus, we realize that fluctuations do not break bistability in systems with a finite and growing population. |
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