Физики обнаружили удивительно сложные состояния, возникающие из простых синхронизованных сетей

Image for post
Image for post
Светлячки светящиеся в унисон. Фото: Радим Шрайбер

Так делают светлячки, сердечные и мозговые клетки, часы, электросети, облака холодных атомов, циркадные ритмы и т.д — все они могут самопроизвольно синхронизоваться, отправляя сигналы в унисон.

Люди тоже так умеют. Взгляните, как ловко синхронизованы движения ансамбля знаменитых американских «Ракет», славящихся особой синхронностью исполнения. А ведь девушки видят лишь соседок, что вовсе не мешает синхронизации канкана любого размера.

• А можно ли усложнить их синхронизацию, например, начать работать в противофазе к соседке?

• Или еще сложнее — с фиксированным ростом сдвига фазы между соседками?

Оказывается, такое возможно. И на этом сегодня строится коллективное сетевое поведение современного мира.

Но тогда главный вопрос —

насколько сложные несинхронные паттерны колебаний могут возникать при самопроизвольной синхронизации в сети?

Дело в том, что современный мир состоит из взаимозависимых сетей: электросети, сети связи, социальные, транспортные, сети цепочек поставок, профессиональные и экспертные сети …

Каждая из этих сетей представляет собой сложную систему, демонстрирующую то или иное поведение. Когда же сети объединяются, возникают довольно ошеломительные и непредсказуемые формы поведения.

От этого сложного, экзотического поведения (а вовсе не от поведения отдельных акторов) зависит будущее техно-систем, больших сообществ, да и, по большому счету, всего человечества.

Подобное сложное поведение системы, нынче принятое называть эмерджентным, — для которого целое больше, чем сумма его частей.

Типичный пример — фазовая синхронизация путем достижения глобального консенсуса, несмотря на наличие внутреннего беспорядка (различия частот колебаний отдельных элементов).

Синхронизованные колебания впервые были замечены еще в 1600-х годах, когда голландский ученый Гюйгенс отметил, что два часовых маятника, подвешенных на общей опоре, в конечном итоге сходятся в унисон. На протяжении веков математики придумали различные способы объяснить странное явление.

Новое прорывное исследование «Экзотические состояния в простой сети наноэлектромеханических генераторов» крайне важно для самых различных дисциплин: от материаловедения и неврологии до электротехники и микробиологии.

За пределами синхронизации первого порядка, исследователи обнаружили экзотические состояния синхронизации с очень сложной динамикой, включая слабые химеры, несвязанные состояния, бегущие волны и неоднородные синхронизованные состояния.

Цель данного проекта — контролировать коллективные явления в сетях разных масштабов.

Например, как осторожно подтолкнуть систему в правильном направлении, чтобы вернуть ее в синхронизованное состояние (что крайне важно, например, для разработки новых, менее жестких дефибрилляторов, заставляющих сердце биться в ритме).

А ведь можно подумать и о том, как осторожно подтолкнуть общественное мнение (тоже ведь сложная сетевая система) в правильном направлении, чтобы вернуть рейтинг вождя в синхронно высокое состояние …

Но не будем о грустном. Лучше посмотрите, как всего за 2 мин синхронизуют колебания 32 метронома (кому лень смотреть все 3 мин, включите только на 20й секунде и в конце).

А здесь 5 минутное объяснение, почему так происходит.

Ну а это само новое исследование:

популярно

для профи и 6 поясняющих роликов

Все результаты получены на 8-ми кольцевых наномеханических генераторах группой Мэта Татени (очень молодой и очень перспективный паренек) из знаменитого Caltech.

________________________________

Если понравился пост:
- нажмите на “палец вверх”;
- подпишитесь на
обновления канала на платформе Medium;
- оставьте комментарий.
Еще больше материалов на моем Телеграм канале «Малоизвестное интересное».
Подпишитесь

Written by

Малоизвестное интересное на стыке науки, технологий, бизнеса и общества - содержательные рассказы, анализ и аннотации

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store