in fysieke, biologische en technologische systemen, de tijd die de componenten van een systeem nodig hebben om elkaar te beïnvloeden, kan de overgang naar synchronisatie beïnvloeden, een belangrijke bevinding die het begrip verbetert van hoe deze systemen werken, Dat blijkt uit een onderzoek onder leiding van de Georgia State University.

De onderzoekers ontwikkelden analytische formules die hen hielpen om tot deze conclusies te komen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

Synchronisatie is gebruikelijk in veel natuurlijke en door de mens gemaakte oscillatorsystemen, waar een aanzienlijke functie ontstaat als gevolg van coöperatief gedrag van veel op elkaar inwerkende elementen in de systemen. Voorbeelden van synchronisatiesystemen zijn neuronen in de hersenen, hartpacemakercellen, ritmisch tsjirpende krekels, applaus van het publiek in concertzalen en halfgeleiderlasers. Bij deze systemen op elkaar inwerkende elementen, ook wel oscillatoren genoemd, hebben hun eigen ritme, maar de interacties kunnen leiden tot een gemeenschappelijk ritme. De interactie vertragingen, die er altijd zijn in een echt systeem vanwege de eindige snelheid van de beweging van signalen, verwerkingstijden en andere factoren, kan het ultieme ritme wijzigen. In dit onderzoek wordt bekeken hoe dit gebeurt.

"Interactiesterkte en vertragingen kunnen de manier veranderen waarop synchronisatie verschijnt en zich ontwikkelt, " zei Dr. Mukesh Dhamala, universitair hoofddocent bij het Department of Physics and Astronomy and Neuroscience Institute in de staat Georgia. "De geschiedenis van het systeem maakt een verschil in synchronisatie. Dit artikel kijkt naar de effecten van tijdvertragingen in kritische interactiesterkte die nodig zijn om synchronisatie van gekoppelde oscillatoren te bereiken. De synchronisatie-overgangen herinneren ons aan de eerste-orde en tweede-orde faseovergangen die gewoonlijk worden bestudeerd in statistische fysica.

"Deze bevindingen kunnen nuttig zijn om experimenteel waargenomen netwerkoscillaties te begrijpen, bijvoorbeeld, de neurale oscillaties in de hersenen waar de vertraging van de geleiding tussen twee verbonden regio's varieert van enkele tot tientallen milliseconden. Een soepele of abrupte overgang naar synchronisatie kan nuttig zijn om een ​​normale hersenfunctie (bijv. perceptuele beslissing) te onderscheiden van een disfunctie (bijv. epileptische aanval)."

In dit onderzoek, de onderzoekers introduceerden tijdvertragingen en veranderden de koppelingssterkte tussen oscillatoren om overgangen van en naar abrupte synchronisatie te begrijpen. Ze ontdekten dat tijdsvertraging geen invloed heeft op het overgangspunt voor abrupte synchronisatie wanneer de koppelingssterkte afneemt vanuit een gesynchroniseerde toestand, maar tijdvertraging kan het overgangspunt verschuiven wanneer de koppelingssterkte wordt vergroot vanuit een niet-gesynchroniseerde toestand.