Canard explosion and internal signal stochastic bi-resonance in the CO oxidation on platinum surface

Canard explosion is a kind of complex temporal behavior and is ubiquitous in excitable systems. It is associated with an abrupt change of amplitude and period of an oscillatory trajectory in a very narrow interval of a control parameter. We have analyzed in the present paper the behavior of canard explosion that is near a supercritical Hopf bifurcation and its response to white noise in a temporal model of CO oxidation on platinum surface. We have found that the presence of canard explosion gives rise to internal signal stochastic bi-resonance, thus demonstrating a novel functional feature of noise: selective amplifying signals with different periods.

生物钟体系中色噪音诱导的日夜节律振荡和内信号随机共振

利用脉孢菌生物钟体系,研究了色噪音对其进行诱导所产生的日夜节律振荡信号及其内信号随机共振的行为.结果表明,色噪音的相关时间对该体系内信号随机共振的强弱起较大的影响作用.当无外信号存在时,色噪音的相关时间对体系内信号随机共振强度起抑制的作用,且随相关时间的增大,抑制作用增强.当外信号加到体系中时,由于相关时间和外信号的协同作用,相关时间不仅对其内信号随机共振强度起抑制的作用,而且还影响内信号随机共振峰的数目,即随相关时间的增大,可使单峰随机共振变为随机双共振.存在最佳的外信号频率使体系的内信号随机共振强度得到最大的增强,而其他频率的外信号却起抑制作用.色内噪音和色外噪音相比,前者对该体系进行诱导所得的内信号随机共振强度比后者的更强,而且体系对前者更敏感.另外,存在极限的噪音强度使白噪音和色噪音对该体系内信号随机共振的影响差异得以消失.所得结果可为治疗生物钟紊乱综合症提供理论依据,同时可更好地理解其他节奏机理,如心脏搏动节奏、呼吸节奏以及荷尔蒙水平的波动节奏等.

乘性噪音和加性噪音效应对脉孢菌生物钟体系内信号随机共振的增强

利用有和无外信号作用的脉孢菌生物钟体系,研究了与加性噪音相关或不相关的乘性噪音对加性噪音诱导出的内信号随机共振的影响作用.结果表明:无外信号的情况下,不论加性和乘性噪音相关与否,当乘性噪音强度小于临界值时,乘性噪音的加入使加性噪音诱导产生的内随机共振强度得到增强;当大于其临界值时,加性噪音的随机共振强度却得不到进一步增强,这说明脉孢菌生物钟体系能抵抗外噪音的干扰而维持自身的生理节奏.当加入外信号时,对于乘性和加性噪音不相关的情况,发现存在最佳频率(0.003Hz)的外信号能使加性噪音诱导出的内信号随机共振得到增强;然而对于乘性和加性噪音相关的情况,所有频率的外信号都对加性噪音诱导出的随机共振产生抑制的作用.此外,发现噪音的相关度可以控制生物钟体系内信号随机共振的强度,且存在合适范围的值使体系的随机共振强度得到增强.

Genesio体系中的内信号随机共振

采用数值模拟的方法,研究了不同耦合方式下Genesio体系中振子的动力学行为,分别讨论了当体系处于周期-1振荡态时,单个振子、双边耦合和单边耦合情况下体系对噪声及耦合的响应情况。发现噪声强度、耦合方式及耦合强度都会对体系的内信号传递产生不同的影响。在合适的噪声水平和耦合强度及方式下,体系内信号能够被传递和放大,产生内信号随机共振现象。同时发现双边耦合比单边耦合更有利于信号的传递。本文的模拟结果将对内信号随机共振现象的试验研究有一定的意义。

阳极溶解电化学振荡体系中白噪声诱导随机共振的模拟

通过对电化学阳极溶解振荡模型加白噪声后引发的随机共振现象的模拟研究发现,在该体系的周期二振荡态时呈现显性内信号随机共振现象。当白噪声加在该电化学体系的周期二振荡态时,内信号的信噪比随着噪声的增大达到了最大值。同样噪声强度情况下,强信号的信噪比增加比弱信号的增加更加迅速。如果同时改变噪声强度,体系的信号频率也维持不变。研究表明,噪声对内信号的优化具有选择性,而体系的内信号也具有抵抗噪声和维持内在机制不变的性质。