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 [1]

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) [2] gefördert.

Die gehaltenen Vorträge sind unter Seminardokumentationen [3] verfügbar. Die Zugangsdaten werden im Seminar bekannt gegeben und können bei Dr. Philipp Hövel [4] erfragt werden.

• Prof. Dr. E. Schöll, PhD [5]
• Dr. Anna Zakharova [6] (AZ)
• Dr. Philipp Hövel [7] (PH)
• Dr. Vitaly Belik [8] (VB)
• Benjamin Lingnau (BL)
• Judith Lehnert (JL)

• [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).