Collective dynamics of ensembles of radio engineering models of FitzHugh–Nagumo oscillators coupled via a hub
D. M. Ezhov, В. И. Пономаренко, Mikhail Dmitrievich Prokhorov · Izvestiya of Saratov University Physics · 2024
Аннотация.Исследование нелинейной динамики и коллективного поведения элементов в сетях связанных осцилляторов является актуальной задачей для многих научных дисциплин.Объектом исследования в работе являются сети, состоящие из радиотехнических моделей идентичных осцилляторов ФитцХью-Нагумо.Экспериментально исследовалась спайковая активность сети, состоящей из связанных между собой возбудимых аналоговых генераторов ФитцХью-Нагумо.Коллективное поведение элементов рассмотрено сначала в кольце генераторов ФитцХью-Нагумо, связанных отталкивающими диффузионными связями, а затем в трехслойной сети, состоящей из двух таких колец, связанных через общий хаб, тоже представляющий собой генератор ФитцХью-Нагумо.Поскольку в радиофизическом эксперименте невозможно добиться полной идентичности аналоговых генераторов, мы численно исследовали влияние слабой неидентичности осцилляторов ФитцХью-Нагумо на их коллективную динамику и сравнили полученные результаты с экспериментальными.Исследована синхронизация аналоговых генераторов в трехслойной сети при изменении коэффициента связи между генераторами одного из колец и коэффициента связи между хабом и генераторами в обоих кольцах.Показано, что в кольце генераторов ФитцХью-Нагумо в радиофизическом эксперименте наблюдаются различные колебательные режимы при фиксированных значениях параметров возбудимых генераторов.Эти режимы отличаются частотой следования спайков и сдвигом фаз между колебаниями различных генераторов в кольце.Обнаружено существование переключений между этими колебательными режимами.Показано, что при отталкивающих связях генераторов ФитцХью-Нагумо внутри колец и отталкивающих межслойных связях (связях с хабом) возникает частотная синхронизация колебаний всех генераторов сети.Полученные результаты могут быть востребованы при решении задач управления синхронизацией в спайковых нейронных сетях.