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TU Berlin

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Seminar: Noise Effects in Complex Systems - Sommersemester 2015

Seminar: Noise Effects in Complex Systems
Sommersemester 2015
LV-Nr. 3233 L 607 G-RISC Seminar

Prof. Dr. Eckehard Schöll, PhD
Dr. Anna Zakharova, Dr. Philipp Hövel

Zeit: Dienstag 12:15
Ort: EW 731 (PN 731)
Start: 14. April 2015

Das Seminar gibt Einblicke in unsere aktuelle Forschung im Bereich Nichtlineare Dynamik und Kontrolle. Es ist für Studierende, die Interesse an einer Master- oder Bachelorarbeit bei uns haben, besonders zu empfehlen. Studierende, die einen Seminarschein erlangen wollen, sind uns herzlich willkommen.

Die Dynamik von komplexen Netzwerken stellt ein sehr aktuelles interdisziplinäres Forschungsgebiet dar und findet Anwendung in den unterschiedlichsten Gebieten der Physik, Chemie, Biologie, Technologie sowie zur Beschreibung sozio-ökonomischer Systeme, zum Beispiel in gekoppelten Lasern, neuronalen Netzwerken, genetischen Regulationsnetzwerken, elektronischen Schaltkreisen, chemischen oder elektrochemischen Oszillatoren, den Strom-, Straßen- und Schienennetzen oder dem Internet. Im Seminar liegt der Fokus auf Rauscheffekten in nichtlinearen dynamischen System, wie kohärente Resonanz, stochastische Bifurkationen, stochastische Synchronization und das Zusammenspiel von Rauschen mit verzögerter Rückkopplung, Nichtlinearitäten und der Topologie komplexer Netzwerke.

Noise Effects in Complex Systems

In diesem Semester wird das Seminar wieder gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Fradkov (Saint-Petersburg State University, Russland) durchgeführt, die Vorträge werden per livestream übertragen. Die dafür benötigte Ausstattung und technische Betreuung wird vom German-Russian Interdisciplinary Science Center (G-RISC) gefördert.

 

Zeitlicher Ablauf

Datum
Titel
Vortragender
Betreuer
14.4.

Vorbesprechung und Einführung
E. Schöll, A. Zakharova, P. Hövel
21.4.

Time-delayed feedback control of coherence resonance [HIZ06, AUS09, JAN03, GEF14, SEM15]
Maria Masoliver Vila
AZ
28.4.

Vibrational resonance in (self-)coupled neural systems [UZU15, HU14]
Andrea Heilrath
PH
5.5.

Numerical methods for stochastic delay differential equations
Jakub Sawicki
AZ
12.5.

Fluctuations and noise in spread of epidemics [ROZ11]
Pascal Blunk
VB, PH
19.5.

Timing jitter reduction by optical feedback [JAU15a, OTT14b]
Marc Lambrecht
BL
26.5.

Stochastic synchronization in complex systems and networks [HAU06, BRA09]
Jakub Sawicki
ES
2.6.

Recognition of hybrid images [HAK15]
Felix Herrmann
JL
9.6.

Coherence resonance in systems with type I [GAN93] and type II [PIK97, LIN04] excitability
Leonidas Eleftheriou
VB
16.6.

Noise-Induced Transitions in Bistable Electronic Transport Systems
Prof. Dr. Stephen Teitsworth (Duke University, Durham, NC, USA)
23.6.

Coherence resonance near subcritical Hopf bifurcation [USH05, ZAK10a, ZAK13]
Fabian Sternkopf
AZ
30.6.

The impact of network topology on coherence resonance and stochastic synchronization [BAL14]
Frederico Brückelmann
PH
7.7.

The impact of hyperbolicity on chimera states
Nadya Semenova (Saratov)
AZ
Vorträge, die mit einem * markiert sind, können von Studenten zur Erlangung eines Seminarscheins gehalten werden.
Wer Interesse an einem Vortrag hat, sollte sich mit den entsprechenden Betreuern in Verbindung setzen. Die Vortragsthemen werden dann spätestens in der ersten Seminarstunde am 14. April 2014 verteilt.

Die gehaltenen Vorträge sind unter Seminardokumentationen verfügbar. Die Zugangsdaten werden im Seminar bekannt gegeben und können bei erfragt werden.

Ansprechpartner

Literatur zu den Vorträgen

  • [AUS09] R. Aust, P. Hövel, J. Hizanidis, and E. Schöll: Delay control of coherence resonance in type-I excitable dynamics, Eur. Phys. J. ST 187, 77–85 (2010).
  • [BAL14] P. Balenzuela, P. Rué, S. Boccaletti and J. García-Ojalvo: Collective stochastic coherence and synchronizability in weighted scale-free networks, New J. Phys. 16, 013036 (2014)
  • [BRA09] S. A. Brandstetter, M. A. Dahlem, and E. Schöll: Interplay of time-delayed feedback control and temporally correlated noise in excitable systems, Phil. Trans. R. Soc. A 368, 391 (2010).
  • [GEF14] P. M. Geffert, A. Zakharova, A. Vüllings, W. Just, and E. Schöll: Modulating coherence resonance in non-excitable systems by time-delayed feedback, Eur. Phys. J. B 87, 291 (2014).
  • [HAK15] H. Haken and J. Portugali: Information Adaptation: The Interplay Between Shannon Information and Semantic Information in Cognition (Springer Briefs in Complexity, 2015).
  • [HAU06] B. Hauschildt, N. B. Janson, A. G. Balanov, and E. Schöll: Noise-induced cooperative dynamics and its control in coupled neuron models, Phys. Rev. E 74, 051906 (2006).
  • [HIZ06] J. Hizanidis, A. G. Balanov, A. Amann, and E. Schöll: Noise-induced front motion: signature of a global bifurcation, Phys. Rev. Lett. 96, 244104 (2006).
  • [HU14] D. L. Hu, J. H. Yang and X. B. Liu: Vibrational resonance in the FitzHugh-Nagumo system with time-varying delay feedback, Computers in Biology and Medicine 45, 80 (2014)
  • [GAN93] G. Hu, T. Ditzinger, C. Z. Ning, and H. Haken: Stochastic resonance without external periodic force, Phys. Rev. Lett. 71, 807 (1993).
  • [JAN03] N. B. Janson, A. G. Balanov, and E. Schöll: Delayed feedback as a means of control of noise-induced motion, Phys. Rev. Lett. 93, 010601 (2004).
  • [JAU15a] L. C. Jaurigue, E. Schöll, and K. Lüdge: Passively mode-locked laser coupled to two external feedback cavities, in Novel In-Plane Semiconductor Lasers XIV, edited by (2015), vol. 9382b of Proc. SPIE.
  • [LIN04] B. Lindner, J. García-Ojalvo, A. B. Neiman, and L. Schimansky-Geier: Effects of noise in excitable systems, Phys. Rep. 392, 321–424 (2004).
  • [OTT14b] C. Otto, L. C. Jaurigue, E. Schöll, and K. Lüdge: Optimization of timing jitter reduction by optical feedback for a passively mode-locked laser, IEEE Photonics Journal 6, 1501814 (2014).
  • [OTT14a] C. Otto, B. Lingnau, E. Schöll, and K. Lüdge: Manipulating coherence resonance in a quantum dot semiconductor laser via electrical pumping, Opt. Express 22, 13288 (2014).
  • [PIK97] A. Pikovsky and J. Kurths: Coherence resonance in a noise-driven excitable system, Phys. Rev. Lett. 78, 775 (1997).
  • [ROZ11] G. Rozhnova, A. Nunes and AJ. McKane: Stochastic oscillations in models of epidemics on a network of cities, Phys. Rev. E 84, 051919 (2011)
  • [SEM15] V. Semenov, A. Feoktistov, T. Vadivasova, E. Schöll, and A. Zakharova: Time-delayed feedback control of coherence resonance near subcritical Hopf bifurcation: theory versus experiment, Chaos 25, 033111 (2015).
  • [USH05] O. V. Ushakov, H. J. Wünsche, F. Henneberger, I. A. Khovanov, L. Schimansky-Geier, and M. A. Zaks: Coherence resonance near a Hopf bifurcation, Phys. Rev. Lett. 95, 123903 (2005).
  • [UZU15] M. Uzuntarla, E. Yilmaz, A. Wagemakers and M. Ozer: Vibrational resonance in a heterogeneous scale free network of neurons, Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 22, 367 (2015)
  • [ZAK10a] A. Zakharova, T. Vadivasova, V. Anishchenko, A. Koseska, and J. Kurths: Stochastic bifurcations and coherencelike resonance in a self-sustained bistable noisy oscillator, Phys. Rev. E 81, 011106 (2010).
  • [ZAK13] A. Zakharova, A. Feoktistov, T. Vadivasova, and E. Schöll: Coherence resonance and stochastic synchronization in a nonlinear circuit near a subcritical Hopf bifurcation, Eur. Phys. J. Spec. Top. 222, 2481–2495 (2013).
  • [ZIE13] D. Ziemann, R. Aust, B. Lingnau, E. Schöll, and K. Lüdge: Optical injection enables coherence resonance in quantum-dot lasers, Europhys. Lett. 103, 14002–p1–14002–p6 (2013).

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