| | SLO | ENG | Piškotki in zasebnost

Večja pisava | Manjša pisava

Izpis gradiva Pomoč

Naslov:Dinamična robustnost in prehod v staranje v omrežjih sklopljenih oscilatorjev : magistrsko delo
Avtorji:ID Barać, Uroš (Avtor)
ID Gosak, Marko (Mentor) Več o mentorju... Novo okno
Datoteke:.pdf MAG_Barac_Uros_2023.pdf (2,84 MB)
MD5: C805AE593457DB25D4863B03EAC5EB2C
 
Jezik:Slovenski jezik
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FNM - Fakulteta za naravoslovje in matematiko
Opis:Biološka omrežja so v splošnem odporna na okvare posameznih enot, toda v vsakem omrežju obstaja prelomna točka, pri kateri se sposobnost delovanja poslabša do neuporabnosti. To se lahko kaže kot bolezen ali izguba funkcije, kar je pogosto težko odpraviti. Iz tega razloga je pomembno preučevati pojave takih kolektivnih okvar, ki sledijo postopni disfunkciji posameznih gradnikov, da bi lahko sprejeli ukrepe za njihovo preprečitev. Na področju dinamičnih sistemov se tovrstni prehodi imenujejo prehod v staranje (ang. aging transition). Temu pojavu se posvetimo tudi v tej magistrski nalogi in najprej prikažemo koncept prehoda v staranje v omrežjih globalno sklopljenih in homogenih oscilatorjev z limitnim ciklom, pri katerih dinamiko posameznih oscilatorjev določa Poincaréjev oscilator. Pokažemo, da se prehodi v staranje v takih omrežjih obnašajo dokaj predvidljivo ter da imata jakost sklopitve in oddaljenost od točke bifurkacije monotono vlogo pri dinamični robustnosti sistema. Nato se osredotočimo na preučevanje kolektivnih okvar v biološko bolj realističnih omrežjih, ki sestojijo iz povezanih ekscitabilnih enot, interakcije med njimi pa izkazujejo lastnosti kompleksnega omrežja. Le-to je heterogeno in ima visoko modularnost in lastnosti mrež malega sveta. Dinamiko posameznih ekscitabilnih elementov določa paradigmatski model FitzHugh-Nagumo, ki se pogosto uporablja za simulacije dinamike električno ekscitabilnih celic. Kot dejavnike za kolektivno odpoved obravnavamo jakost sklopitve, razdaljo od točke bifurkacije in poleg tega še različne strategije staranja. Ugotovimo, da pri srednjih jakostih sklopitve omrežje ostane globalno aktivno najdlje, kadar se v omrežju najprej deaktivirajo vozli z velikim številom povezav. To se dobro ujema s predhodno objavljenimi rezultati. Ti so pokazali, da so lahko, predvsem pri šibki sklopitvi, omrežja oscilatorjev zelo občutljiva na ciljno deaktivacijo vozlov z majhnim številom povezav. Toda naše podrobne analize pokažejo, da najučinkovitejša strategija za doseganje kolektivne odpovedi ni le nemonotono odvisna od jakosti sklopitve, temveč je odvisna od sovisnega vpliva jakosti sklopitve in oddaljenosti točke bifurkacije, ki kroji raven stabilnosti oscilatornega režima. V magistrski nalogi tako podamo celovit opis dejavnikov kolektivne odpovedi v ekscitabilnih omrežjih, kar vodi do globljega razumevanja okvar v takih sistemih.
Ključne besede:prehod v staranje, oscilatorji z limitnim ciklom, ekscitabilni oscilatorji, kompleksno omrežje, bifurkacija, globalna aktivnost.
Kraj izida:Maribor
Kraj izvedbe:Maribor
Založnik:[U. Barać]
Leto izida:2023
Št. strani:34 f.
PID:20.500.12556/DKUM-85851 Novo okno
UDK:621.373.1(043.2)
COBISS.SI-ID:166231043 Novo okno
Datum objave v DKUM:28.09.2023
Število ogledov:540
Število prenosov:31
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
Področja:FNM
:
BARAĆ, Uroš, 2023, Dinamična robustnost in prehod v staranje v omrežjih sklopljenih oscilatorjev : magistrsko delo [na spletu]. Magistrsko delo. Maribor : U. Barać. [Dostopano 19 april 2025]. Pridobljeno s: https://dk.um.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=85851
Kopiraj citat
  
Skupna ocena:
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
Objavi na:Bookmark and Share


Iščem podobna dela...Prosim, počakajte...
Postavite miškin kazalec na naslov za izpis povzetka. Klik na naslov izpiše podrobnosti ali sproži prenos.

Licence

Licenca:CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.sl
Opis:Najbolj omejujoča licenca Creative Commons. Uporabniki lahko prenesejo in delijo delo v nekomercialne namene in ga ne smejo uporabiti za nobene druge namene.
Začetek licenciranja:14.09.2023

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Dynamical robustness and aging transitions in networks of coupled oscillators
Opis:Biological networks are remarkably robust to failures of its individual units. But each network still has a breaking point at which its collective function deteriorates to uselessness. This may manifest as a disease or loss of function that is often difficult to reverse. It is therefore important to determine when such collective failures occur in order to enact measures to avoid them. In the field of dynamical systems, such transitions are referred to as aging transitions. In this master thesis we address this phenomenon by firstly showing the concepts of aging transition in networks of globally coupled and homogeneous limit cycle oscillators, where the dynamics of the individual oscillator is determined by the Poincaré oscillator. We show that aging transitions in such networks behave quite predictably, and that the coupling strength and the distance from the bifurcation point play a monotonic role in the dynamical robustness of the system. Next, we shift our focus to the study of collective failures in more biologically realistic networks, which consist of connected excitable units, where the interactions between them exhibit the properties of a complex network. These networks are heterogeneous, with high modularity and small-world properties. The dynamics of the individual excitable elements is determined by the paradigmatic FitzHugh-Nagumo model, which is widely used for simulations of the dynamics of electrically excitable cells. We consider coupling strengths, bifurcation distances and in addition various aging scenarios as potential culprits of collective failure. We find that for intermediate coupling strengths the network remains globally active the longest if the high-degree nodes are the first targets of deactivation. This agrees well with previously published results, which showed that oscillatory networks can be highly fragile to the targeted inactivation of low-degree nodes, especially under weak coupling. However, our detailed analyses shows that the most effective strategy to achieve collective failure is not only non-monotonically dependent on the coupling strength, but also depends on the interplay between the coupling strength and the distance of the bifurcation point, which tailors the level of stability of the oscillatory regime. In this thesis, we thus provide a comprehensive account of determinants of collective failure in excitable networks, leading to a deeper understanding of failures in such systems.
Ključne besede:aging transition, limit cycle oscillators, excitable oscillators, networks, complex networks, bifurcation, global activity.


Komentarji

Dodaj komentar

Za komentiranje se morate prijaviti.

Komentarji (0)
0 - 0 / 0
 
Ni komentarjev!

Nazaj
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici