An alternating periodic－chaotic ISI sequence of HH neuron under external sinusoidal stimulus

A study of Hodgkin－Huxley (HH) neuron under external sinusoidal excited stimulus is presented in this paper. As is well known, the stimulus frequency is to be considered as a bifurcate parameter, and numerous phenomena, such as synchronization, period, and chaos appear alternatively with the changing of the stimulus frequency. For the stimulus frequency less than 2f_B (f_B being the base frequency in this paper), the simulation results demonstrate that the single HH neuron could completely convey the sinusoidal signal in anti-phase into interspike interval (ISI) sequences. We also report, perhaps for the first time, another kind of phenomenon, the beat phenomenon, which exists in the phase dynamics of the ISI sequences of the HH neuron stimulated by a sinusoidal current. It is shown furthermore that intermittent transition results in the general route to chaos.     

双同步混沌吸引子动力系统中的筛形域

解析证明耦合映射混沌同步系统中的两个同步混沌吸引子的吸引域是筛形域．在特定耦合参数区间中，解析证明这两个同步混沌吸引子的吸引域不仅被无穷远吸引子的吸引域筛形，还通过数值证明它们的吸引域彼此互相筛形，展示出类似于Wada性质的特征．但进一步的讨论表明这种复杂的被两个(或更多)吸引域共同筛形的结构并不是Wada域，而是由于筛形分岔和筛形域局部—全局分岔导致的．     

常微分方程系统中内部激变现象的研究

应用广义胞映射图论方法研究常微分方程系统的激变.揭示了边界激变是由于混沌吸引子与 在其吸引域边界上的周期鞍碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混 沌吸引子连同它的吸引域突然消失,在相空间原混沌吸引子的位置上留下了一个混沌鞍.研 究混沌吸引子大小(尺寸和形状)的突然变化,即内部激变.发现这种混沌吸引子大小的突然 变化是由于混沌吸引子与在其吸引域内部的混沌鞍碰撞产生的,这个混沌鞍是相空间非吸引 的不变集,代表内部激变后混沌吸引子新增的一部分.同时研究了这个混沌鞍的形成与演化. 给出了对永久自循环胞集和瞬态自循环胞集进行局部细化的方法. 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

数据驱动印度洋海域全局动力学研究

海洋洋流运动非常复杂, 研究其内在规律能为海上搜救、污染物扩散预测和海运航线设计提供科学依据. 本文将基于空间离散思路的广义胞映射方法应用于数据驱动的海洋系统全局动力学分析中, 研究印度洋海域的长期和短期内在动态结构及其特性. 文中考虑到印度洋海域典型季风气候等因素的影响, 利用1979—2019年该区域浮漂历史数据, 建立不同时间尺度(天、季节或年度)下表征系统状态演化的一步转移概率矩阵, 并以此形成以胞刻画的海洋系统数据驱动动力学模型. 通过拓扑分析, 实现对印度洋海域洋流长短期动态全局吸引性结构(涡漩中心)及其影响区域(涡旋区)的表征. 对比分析显示, 浮漂样本的实际观察与预测的响应分布和演化特征高度吻合, 从而验证所提方法和结果的有效性和正确性. 研究结果表明: 大约在南纬20° ~ 40°, 东经40° ~ 96°范围内可形成明显的长期大范围的稳定涡旋区域, 导致大部分表面漂浮物动态聚集在该区域, 而南纬40°以南和赤道附近则表现为海洋表面流动的排斥性. 同时, 海洋系统中的短期动态涡旋结构主导了表面漂浮物的瞬态路径和趋势, 在2014年3月8日—14日期间形成南印度洋洋流的逆时针环流特点.      

一类新的边界激变现象:混沌的边界激变

混沌吸引子的激变是一类普遍现象.借助于广义胞映射图论(generalized cell mapping digraph)方法发现了嵌入在分形吸引域边界内的混沌鞍,这个混沌鞍由于碰撞混沌吸引子导致混沌吸引子完全突然消失,是一类新的边界激变现象,称为混沌的边界激变.可以证明混沌的边界激变是由于混沌吸引子与分形吸引域边界上的混沌鞍相碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混沌吸引子连同它的吸引域突然消失,同时这个混沌鞍也突然增大 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

Wada分形吸引域边界上的混沌鞍

应用广义胞映射图论（Generalized Cell Mapping Digraph)方法，数值地研究Thompson的逃逸方程在最佳逃逸点附近的分岔。发现了嵌入在Wada分形吸引域边界上的混沌鞍，混沌鞍是状态空间不稳定（非吸引）的混沌不变集合。Wada分形吸引域边界是具有Wada性质的边界，即吸引域边界上的任意点也同时是至少两个其它吸引域的边界点，称为Wada域边界。我们证明Wada域边界上的混沌鞍导致局部鞍结分岔具有全局不确定性结局，研究了Wada域边界上混沌鞍的形成与演化，证明最终的逃逸分岔是混沌吸引子碰撞混沌鞍的边界激变。     

强度与振动教育部重点实验室近期研究工作进展

1 实验室概况 本实验室于1985年由原国家计委投资建设,主要支撑学科为力学,其中:固体力学为首批博士点、首批国家重点学科.实验室主任和学术委员会主任分别由王铁军教授和杜善义院士担任.实验室总体定位是面向国家重大需求和国际学科前沿,开展应用基础研究.重点研究重大装备、国家安全、交叉边缘及其它领域中的关键力学问题,强调理论、方法与技术创新.主要研究方向为:(1)固体变形与强度理论;(2)复杂系统动力学与振动控制;(3)超轻多功能结构及多场耦合;(4)结构安全与监检测.     

全局分析的广义胞映射图论方法

应用广义胞映射理论的离散连续状态空间为胞状态空间的基本概念,依循Ｈｓｕ的将偏序集和图论理论引入广义胞映射的思想,以集论和图论理论为基础,提出了进行非线性动力系统全局分析的广义胞映射图论方法．在胞状态空间上,定义二元关系,建立了广义胞映射动力系统与图的对应关系,给出了自循环胞集和永久自循环胞集存在判别定理的证明,这样可借助国论的理论和算法来确定动力系统的全局性质．应用图的压缩方法,对所有的自循环胞集压缩后,在全局瞬态分析计算中瞬态胞的总数目得到有效地减少,并能借助于图的算法有效地实现全局瞬态的拓扑排序．在整个定性性质的分析计算中,仅采用布尔运算．     

两参量平面上双重激变尖点研究

应用广义胞映射图论(GCMD)方法,研究两参量正弦强迫振子的双重激变现象,确定了两参量平面上的双重激变尖点,在这个尖点上两条边界激变曲线和两条内部激变曲线相汇交,四种不同的激变重合.物理上,在这样一个尖点附近的参量扰动(噪声)导致动力学行为戏剧性变化. 关键词： 全局分析 广义胞映射 双重激变尖点 混沌鞍     

非线性强迫Mathieu方程的激变和瞬态混沌

应用广义胞映射图论（ＧＣＭＤ）方法研究了非线性强迫Ｍａｔｈｉｅｕ方程的激变、瞬态混 沌、以及随系统参数变化的全局分岔特性．揭示了参数激励常微分系统混沌吸引子的边界激变 是由于混沌吸引子与其吸引域边界上的不稳定周期轨道发生碰撞而产生的,发现了边界激变产 生的瞬态混沌,在Ｐｏｉｎｃａｒé截面上直观地表明了瞬态混沌的几何空间结构,以及瞬态混沌的空 间结构随着系统参数逐渐远离激变临界值的衰变．给出了对自循环胞集进行局部细化的方法．