Synchronization in Oscillatory Networks

Synchronization in Oscillatory Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer Verlag
作者:Zhou, Changsong
出品人:
页数:368
译者:
出版时间:
价格:$ 123.17
装帧:HRD
isbn号码:9783540712688
丛书系列:
图书标签:
  • 认知科学
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  • 数学建模
  • 应用数学
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具体描述

The formation of collective behavior in large ensembles or networks of coupled oscillatory elements is one of the oldest and most fundamental aspects of dynamical systems theory. Potential and present applications span a vast spectrum of fields ranging from physics, chemistry, geoscience, through life- and neurosciences to engineering, the economic and the social sciences. This work systematically investigates a large number of oscillatory network configurations that are able to describe many real systems such as electric power grids, lasers or the heart muscle - to name but a few. This book is conceived as an introduction to the field for graduate students in physics and applied mathematics as well as being a compendium for researchers from any field of application interested in quantitative models.

《同步之舞:振荡网络的内在和谐》 在自然界与人造系统中,从蜂群的集体振翅到神经网络的同步放电,再到复杂的电力网格的稳定运行,一种普遍而迷人的现象贯穿其中——那就是“同步”。《同步之舞:振荡网络的内在和谐》深入探索了这一迷人领域的奥秘,揭示了构成我们世界运转基石的动态模式。本书并非简单地罗列已知事实,而是以一种探索性的视角,引导读者走进振荡网络同步的深层机制和丰富内涵。 本书从一个宏观的视角出发,首先勾勒出振荡现象的普遍性及其在物理、生物、工程和社会科学等诸多领域中的重要性。从摆钟的机械同步到生物钟的节律调控,从神经元的协同工作到社会群体的集体行为,作者清晰地展示了振荡和同步作为一种基本组织原则,如何赋予复杂系统以秩序和功能。读者将了解到,同步并非偶然,而是系统内在动力学和相互作用的必然结果。 接着,本书将笔触转向振荡网络的理论基础。它详细阐述了描述振荡单元行为的基本模型,如极限环振荡器、相位振荡器以及更复杂的生物物理模型。通过对这些模型的深入剖析,读者将理解振荡单元是如何产生和维持其周期性活动的,以及它们是如何通过耦合作用相互影响的。特别是,本书将重点介绍不同类型的耦合方式,例如同相耦合、反相耦合、延迟耦合等,并解释它们对同步行为产生的关键影响。例如,研究将深入探讨Kuramoto模型等经典理论框架,解析其如何捕捉到大量振荡单元相互作用下涌现出的宏观同步现象,并展示这些模型在理解复杂系统中的应用价值。 同步的形成与维持并非一成不变,本书将细致地考察影响同步过程的关键因素。耦合强度、耦合延迟、噪声扰动、异质性等参数的变化,都会显著改变网络的同步状态。读者将有机会理解,为什么在某些条件下网络能够完美同步,而在另一些条件下却只能实现部分同步,甚至完全失步。例如,本书会深入分析延迟耦合在振荡网络中可能引发的反常同步现象,以及噪声如何在某些情况下促进同步,又在另一些条件下破坏同步。 本书的另一大亮点在于其对同步模式多样性的探索。同步并非只有一种简单的“同频同相”状态。作者将带领读者认识各种复杂的同步形态,例如群同步(cluster synchronization),即网络中的一部分单元形成一个同步群,而另一部分单元形成另一个同步群;周期同步(period synchronization),即不同振荡单元同步其周期而非相位;以及混沌同步(chaos synchronization),即两个混沌系统能够达到同步状态,尽管它们自身的行为是不可预测的。这些多样的同步模式揭示了振荡网络在组织其活动时所展现出的惊人灵活性和鲁棒性。 此外,本书还将讨论分布式振荡网络中的同步问题。在这些网络中,信息传输并非瞬间完成,而是存在着显著的延迟。作者将深入研究延迟如何影响同步的出现和稳定性,并介绍各种延迟相关的同步现象,如延时驱动的同步(delay-induced synchronization)。这些内容对于理解实际系统,如大型分布式传感器网络、生物神经网络以及全球通信系统中的同步至关重要。 最后,《同步之舞:振荡网络的内在和谐》还将触及同步的实际应用和未来展望。从优化通信网络的效率、设计更稳定的电力系统、理解大脑的认知功能,到控制集体行为和开发新型计算模型,同步的原理无处不在。本书将启发读者思考,如何利用对同步的深入理解来解决现实世界中的挑战,以及在新兴领域中,同步将扮演怎样的角色。 总之,《同步之舞:振荡网络的内在和谐》是一本兼具科学严谨性和思想深度的著作,它将带领你穿越振荡世界的迷人景观,理解那些驱动生命、连接自然、构筑文明的看不见的联系。这是一次对和谐与秩序的深刻探索,一次对复杂系统背后普适规律的致敬。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书给我带来的最大冲击,在于它揭示了“同步”这一概念并非仅仅局限于物理或工程领域,而是如同一条无形的线索,贯穿于我们理解生命、社会乃至宇宙的方方面面。我一直对生物体的协同运动感到惊叹,比如鸟群的集体迁徙,或者鱼群的同步游动,这些现象在我的眼中始终笼罩着一层神秘的面纱。然而,通过这本书,我开始理解,这些看似天然而为的协同行为,很可能正是由简单的局部相互作用和信息传递所驱动的,而“同步”正是这种集体行为涌现的关键。书中对于“耦合延迟”以及“非对称耦合”的深入分析,让我对理解这些复杂系统中的因果关系有了全新的认识。例如,当信息传递存在延迟时,系统会发生怎样的变化?当相互作用不再是对称的时,又会产生怎样的非对称同步模式?这些问题的解答,不仅拓宽了我的视野,也为我提供了许多新的研究方向。这本书的行文风格非常流畅,作者善于运用形象的比喻来解释复杂的数学概念,这使得我在阅读时能够保持高度的专注和兴趣。它让我意识到,原来理解这些复杂现象,并不需要一开始就掌握深奥的数学工具,而是可以通过循序渐进的学习,逐步建立起对底层机制的认识。

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在对“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书进行深入阅读后,我必须承认,它远远超出了我最初的期待。我原以为这会是一本专注于数学模型和理论推导的学术著作,但事实证明,它更像是一本引导读者理解“秩序从混沌中诞生”这一普遍规律的科普与研究并重的指南。书中对于“ Kuramoto模型”及其推广的详尽阐述,让我对如何量化和描述大规模振荡器网络的同步程度有了清晰的认识。我尤其对书中关于“全局耦合”和“局部耦合”对同步行为影响的对比分析印象深刻,它揭示了网络连接方式的细微差异,如何能够导致完全不同的集体行为。更令我兴奋的是,书中还探讨了“噪声”在同步过程中的双重作用——既可能破坏同步,也可能在某些情况下促进同步,这为我理解现实世界中各种不确定因素对系统稳定性的影响提供了宝贵的洞见。作者在书中运用了大量的可视化图表,将抽象的数学公式转化为直观的动力学过程,这极大地增强了我的理解能力。这本书不仅仅是关于同步的,它更是在探索一种普适性的组织原则,即个体之间的简单相互作用如何能够涌现出复杂、有序的整体行为。阅读这本书,就像打开了一扇通往新世界的大门,让我能够以一种全新的视角去观察和理解周围的世界。

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我一直对自然界中普遍存在的振荡现象感到好奇,从心跳的规律跳动,到昆虫集体鸣叫的同步,再到大脑神经元的协同放电,这些看似独立的事件背后,似乎都隐藏着某种共同的“语言”。“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书的标题直接点燃了我对这个话题的求知欲。在我翻阅这本书的过程中,我惊喜地发现,它并没有仅仅停留在理论层面,而是通过大量的案例研究和实验证据,生动地阐释了同步在不同系统中的实际应用和重要性。书中对于“主导-从属同步”以及“相位锁定”等概念的解释,清晰且富有条理,并且配以大量的图示,使得我能够直观地理解这些抽象的动力学过程。我尤其欣赏作者对于网络拓扑结构对同步行为影响的分析,这让我意识到,系统的连接方式本身就对集体行为有着深远的影响。这本书不仅对科学家和研究人员有着极高的价值,对于任何想要深入理解集体行为、模式形成以及信息传递等基本科学原理的读者来说,都是一本不可多得的入门读物。它就像一本百科全书,将分散在各个学科的关于同步的研究成果,以一种统一而有逻辑的方式呈现出来,为我们提供了一个看待和理解复杂世界的新视角。读完这本书,我更有信心去探索那些尚未被完全理解的同步现象,并尝试将这些知识应用到我自己的研究领域中。

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在接触“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书之前,我对“振荡”的概念的理解,更多地停留在物理学的范畴,例如单摆的周期性运动,或是简谐振子的往复振动。然而,这本书让我看到了振荡作为一种更普遍、更基础的动力学模式,是如何渗透到我们周围世界的每一个角落,并且以“同步”的形式,构建起更为复杂、更为高级的组织结构。我特别对书中关于“耦合振荡器网络”的数学建模和分析方法感到惊叹。作者以一种非常系统化的方式,从最基本的“相位振荡器模型”出发,逐步引入了“振幅耦合”、“时变耦合”以及“随机耦合”等更复杂的耦合机制,并且详细分析了这些机制对同步行为的影响。我尤其欣赏书中对于“多稳态同步”的讨论,它揭示了在某些网络结构和参数条件下,系统可能存在多种不同的同步状态,而外界的扰动或系统的演化,都可能导致系统在这些状态之间切换。这让我意识到,即使是看似高度有序的同步状态,其背后也可能蕴含着丰富的动力学多样性。作者的写作风格非常严谨,同时又充满趣味性,他能够用生动的语言来解释抽象的数学概念,并且通过大量的图示和实例,帮助读者更好地理解书中的内容。阅读这本书,就像是在进行一次科学的探险,我能够不断地发现新的知识和新的视角,并且对这个世界产生更为深刻的理解。

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“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书,在我看来,不仅仅是一部关于物理学或工程学的学术专著,它更像是一本关于“连接”和“涌现”的哲学思考。我一直对自然界中那些看似孤立的单元,如何在相互作用中形成一个整体,并且展现出全新的、超越个体之和的属性感到着迷。而“同步”正是实现这种“涌现”的关键机制之一。书中关于“网络同步的鲁棒性”的讨论,让我对那些在噪声、扰动甚至结构损伤的情况下依然能够保持同步的系统,有了更深入的理解。作者分析了不同类型的噪声,例如“加性噪声”、“乘性噪声”以及“耦合噪声”,是如何影响同步的稳定性的,并且探讨了网络结构和耦合机制如何能够增强同步的鲁棒性。我尤其对书中关于“振荡同步在混沌系统中的应用”的章节感到兴趣盎然。它揭示了即使是在混沌的系统中,通过适当的耦合方式,也能够诱导出有序的同步行为,这为我们理解和控制那些具有混沌动力学的系统提供了新的思路。作者的写作风格非常独特,他能够将严谨的科学论证与富有启发性的思考相结合,使得我在阅读时不仅能够获得知识,还能够引发更深层次的思考。这本书让我意识到,“连接”并非仅仅是物理上的联系,更是一种信息和能量的传递,而正是这种传递,才使得个体能够汇聚成一个有组织的整体。

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“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书的封面,就如同一幅描绘着宇宙中微观粒子舞蹈的抽象画作,散发着一种神秘而迷人的吸引力。我一直对自然界中那些涌现出的复杂模式和集体行为感到着迷,而“同步”无疑是其中最令人着迷的一种。这本书为我提供了一个深入理解这一现象的绝佳平台。从最初的“耦合振荡器”的定义,到各种复杂的网络拓扑结构对同步行为的影响,作者都以清晰、严谨的逻辑进行了阐述。我特别欣赏书中对于“网络同步”的分类和分析,它区分了“全局同步”、“部分同步”以及“簇同步”等多种模式,并详细探讨了不同模式出现的条件和机制。这让我意识到,同步并非一个单一的概念,而是多种不同形式的集体有序行为的总称。书中还涉及了许多前沿的研究成果,例如“基于自适应耦合的同步”以及“具有突触可塑性的同步”,这些内容为我提供了许多关于未来研究方向的启示。作者的写作风格非常吸引人,他能够将晦涩的数学概念用通俗易懂的语言解释清楚,同时又不失科学的严谨性。阅读这本书,更像是一次与作者的深度对话,我能够感受到他对这个领域的深厚热情和深刻理解,而这种热情也深深地感染了我,激励我继续在这个领域进行探索。

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在我开始阅读“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书之前,我曾对“同步”这个词语的理解停留在比较表层的概念,例如音乐的节拍一致,或者运动员的步伐统一。然而,这本书彻底颠覆了我原有的认知,它让我看到了同步在更广泛、更深层次上的重要性,以及它作为一种普适性原理在众多领域中的体现。我尤其对书中关于“复杂网络中的同步”这一章节的内容感到着迷。作者详细分析了不同网络结构,如“尺度不变网络”、“小世界网络”和“无标度网络”,是如何影响同步的出现和稳定性的。这让我深刻理解到,系统的连接方式本身就具有信息,并且这种信息能够被用来控制和塑造系统的集体行为。书中对“同步相变”的讨论,更是让我第一次接触到如此精妙的理论,它揭示了当参数发生微小变化时,一个不规则的网络是如何突然涌现出高度有序的同步状态的。这种“突然性”的转变,在自然界和工程系统中都屡见不鲜,而这本书为我提供了一个强有力的解释框架。作者的叙事方式非常引人入胜,他能够将复杂的数学模型和动力学方程,与生动的案例研究巧妙地结合起来,使得我在阅读时既能获得理论上的提升,又能感受到知识的趣味性。

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当我第一次接触到“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书时,我正处于对复杂系统动力学感到困惑的阶段。我对那些看似杂乱无章的粒子或单元,如何在相互作用中表现出惊人的有序性感到着迷,而同步,无疑是其中最引人注目的现象之一。这本书的出现,恰好满足了我对这一领域的深入探索的渴望。作者以一种非常系统化的方式,从基础的振荡器模型出发,逐步深入到更复杂的网络结构和耦合机制。我特别喜欢书中关于“全耦合振荡器网络”的讨论,它清晰地展示了当所有单元都以某种方式相互连接时,同步是如何轻易出现的,以及不同耦合强度对同步状态的影响。更让我印象深刻的是,书中还探讨了在存在噪声和非线性的情况下,同步是如何依然能够稳定地维持,甚至被噪声所驱动。这让我对现实世界中各种不完美的系统能够保持有序性有了更深的理解。这本书的理论深度和广度都达到了相当高的水平,但同时,作者也注重将理论与实际应用相结合,例如在电力系统、激光阵列以及神经网络等领域的应用案例,这些都为我提供了许多启发性的思路。阅读这本书的过程,更像是一场思维的洗礼,让我能够以一种更精细、更全局的视角去审视那些曾经困扰我的问题。

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“Synchronization in Oscillatory Networks”这本书的出版,对我这样一位长期关注复杂系统科学的读者来说,无异于一颗重磅炸弹,它以其前所未有的深度和广度,彻底打开了我对“同步”这一现象的认知边界。我一直对生物神经系统的协同工作感到好奇,尤其是大脑中数以亿计的神经元是如何在如此短的时间内,实现复杂的信息处理和功能调控的。这本书关于“神经振荡中的同步”的章节,为我提供了极其宝贵的洞见。作者详细分析了不同频率的神经振荡,如α、β、γ波等,是如何在信息传递和认知功能中扮演着关键角色的,并且探讨了这些振荡是如何通过同步机制实现协调一致的。我特别欣赏书中关于“噪声诱导的同步”以及“多层耦合网络中的同步”的讨论,这些都是当前研究的热点领域,作者的分析既有前瞻性,又具有深刻的理论基础。他用严谨的数学工具,将这些复杂的现象进行了清晰的量化和描述,让我能够以一种全新的、更具科学性的方式来理解生物世界的奥秘。这本书的阅读体验非常流畅,作者的语言风格既专业又不失亲切,仿佛是一位经验丰富的导师,循循善诱地带领着我深入探索这个迷人的领域。

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这本书的封面设计就深深地吸引了我,一种深邃的蓝色背景,上面流动着复杂的、相互连接的节点和线条,仿佛在低语着网络中隐藏的秩序与混沌。作为一名对复杂系统和计算神经科学有着浓厚兴趣的读者,我早已耳闻“Synchronization in Oscillatory Networks”的大名。当我终于拿到这本书时,它并没有让我失望。从第一眼扫过目录,我就被其宏大的视野和深入的探讨所震撼。作者显然在网络科学、动力学系统以及神经科学的交叉领域投入了巨大的心血,构建了一个清晰而详尽的知识体系。这本书不仅仅是对同步现象的描述,它更像是一次探索之旅,带领读者穿越物理、生物、工程等多个学科,揭示了同步在不同领域中扮演的关键角色。我特别期待书中关于“耦合振荡器模型”的章节,因为我一直对理解微观单元如何通过相互作用涌现出宏观的有序行为感到着迷,而同步正是实现这种涌现的强大机制。这本书的语言风格也相当吸引人,既有严谨的科学论证,又不乏引人入胜的比喻和类比,使得复杂的概念变得易于理解,即使是对这些领域不太熟悉的读者也能从中获益。我迫不及待地想深入书中,去理解那些精密的数学模型是如何描绘现实世界中的同步现象的,以及这些同步模式又是如何影响系统的功能和行为的。这本书的出版无疑填补了该领域研究的一个重要空白,为所有对理解复杂系统背后的动力学机制感兴趣的人提供了宝贵的资源。

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