Sự phân nhánh của một mô hình nhịp điệu với độ trễ thời gian và tiếng ồn màu không-Gaussian

Springer Science and Business Media LLC - Tập 96 - Trang 1-14 - 2022
Lijuan Ning1, Lulu Xie1, Yingying Wang1
1School of Mathematics and Statistics, Shaanxi Normal University, Xi’an, China

Tóm tắt

Các tác động của hai loại phản hồi bị trễ thời gian và tiếng ồn màu không-Gaussian đến việc điều chỉnh các phân nhánh trong một mô hình nhịp điệu đã được nghiên cứu. Tiếng ồn màu không-Gaussian được xấp xỉ như một quá trình Ornstein–Uhlenbeck bằng cách sử dụng phương pháp tích đạo hàm. Tiếp theo, thông qua sự kết hợp của phương pháp đa quy mô và kỹ thuật trung bình ngẫu nhiên, hàm mật độ xác suất trạng thái tĩnh (SPDF) của biên độ được thu được. Kết luận được đưa ra rằng dù trong điều kiện xác định hay ngẫu nhiên, độ trễ thời gian có thể kiểm soát hiệu quả tính nhịp điệu. Đặc biệt, xét đến sự hiện diện của tiếng ồn, độ trễ chuyển vị biến đổi dẫn đến nhiều phân nhánh trong trường hợp một độ trễ, trong khi độ trễ vận tốc kích hoạt các hành vi phân nhánh phức tạp hơn trong trường hợp có hai độ trễ. Độ mạnh và thời gian tương quan của tiếng ồn ảnh hưởng trái ngược đến phân nhánh, điều tương tự cũng xảy ra với hai hệ số trễ. Phân nhánh dưới các kích thích khác nhau được phân tích lý thuyết và tính chính xác được xác minh qua mô phỏng số. Nhiều phân nhánh phong phú có thể có được bằng cách điều chỉnh các phản hồi bị trễ thời gian và cường độ tiếng ồn, điều này có thể hữu ích cho việc đạt được hiện tượng mong muốn trong các phản ứng enzym–subtrate.

Từ khóa

#độ trễ thời gian #tiếng ồn màu không-Gaussian #phân nhánh #mô hình nhịp điệu #quá trình Ornstein–Uhlenbeck #phương pháp đa quy mô #phản hồi bị trễ

Tài liệu tham khảo

A Engel and F Moss, Phys. Rev. A 38, 571 (1988) Y Jia and J R Li, Phys. Rev. E 53, 5764 (1996) Y Jia and J R Li, Phys. Rev. E 53, 5786 (1996) J J Collins, Phys. Rev. E 52, R3321 (1995) J J Collins, C C Chow, A C Capela and T T Imhoff, Phys. Rev. E 54, 5575 (1996) A F Rozenfeld, C J Tessone, E Albano and H S Wio, Phys. Lett. A 280, 45 (2001) X Q Feng and Z G Zheng, Int. J. Mod. Phys. B 19, 3501 (2005) L Schimansky-Geier and H Herzel, J. Stat. Phys. 70, 141 (1993) K R Schenkhoppe, Nonlin. Dynam. 11, 255 (1996) S R Dtchetgnia Djeundam, R Yamapi, T C Kofane and M A Aziz-Alaoui, Chaos 23, 033125 (2013) H Gzyl, Acta Appl. Math. 11, 97 (1988) Ludwig Arnold, Random dynamical systems (Springer-Verlag, New York, 1998) I Bashkirtseva, L Ryashko and P Stikhin, Int. J. Bifurc. Chaos 23, 1350092 (2013) Prajneshu, Math. Biosci. 52, 217 (1980) L R Nie and D C Mei, Phys. Rev. E 52, 031107 (2008) P Ghosh, S Sen, S S Riaz and D S Ray, Phys. Rev. E 83, 036205 (2011) H Zang, T H Zhang and Y D Zhang, Appl. Math. Comput. 260, 204 (2015) Z K Sun, J Fu, Y Z Xiao and W Xu, Chaos 25, 083102 (2015) J Fu, Z K Sun, Y Z Xiao and W Xu, Int. J. Bifurc. Chaos 26, 1650102 (2016) T Yang and Q J Cao, Nonlin. Dyn. 92, 511 (2018) Y X Zhang, Y F Jin and P F Xu, Chaos 29, 023127 (2019) D Wu and S Q Zhu, Phys. Lett. A 363, 202 (2007) P M Shi, X Su and D Y Han, Mod. Phys. Lett. B 30, L453 (2016) X H Dong, M Wang, G Y Zhong, F Z Yang, W L Duan, J C Li, K Z Xiong and C H Zeng, Chaos 112, 1 (2018) K K Wang, L Ju, Y J Wang and S H Li, Chaos 108, 166 (2018) J Liu, J Cao, Y G Wang and B Hu, Physica A 517, 321 (2019) M A Fuentes, H S Wio and R Toral, Physica A 303, 91 (2002) H S Wio, P Colet, M S Miguel, L Pesquera and M A Rodríguez, Phys. Rev. A 40, 7312 (1989) P Colet, H S Wio and M M San, Phys. Rev. A 39, 6094 (1989) D Wu, X Q Luo and S Q Zhu, Physica A 373, 203 (2007) H Q Zhang, W Xu and Y Xu, Physica A 388, 781 (2009) G Goswami, P Majee, P K Ghosh and B C Bag, Physica A 374, 549 (2007) Y Huang and G Tao, Chaos 24, 033117 (2014) O Decroly and A Goldbeter, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 6917 (1982) M Alamgir and I R Epstein, J. Am. Chem. Soc. 105, 2500 (1983) S Kar and D S Ray, Eur. Phys. Lett. 67, 137 (2004) C A Kitio Kwuimy and C Nataraj, Structural nonlinear dynamics and diagnosis (Springer, Berlin, 2015) D Biswas, T Banerjee and J Kurths, Chaos 27, 063110 (2017) F Kaiser, Z. Naturforsch. A 33, 294 (1978) D Biswas, T Banerjee and J Kurths, Phys. Rev. E 94, 042226 (2016) A Chéagé Chamgoué, R Yamapi and P Woafo, Nonlin. Dyn. 73, 2157 (2013) R Mbakob Yonkeu, R Yamapi, G Filatrella and C Tchawoua, Commun. Nonlin. Sci. Numer. Simul. 33, 70 (2015) R Mbakob Yonkeu, R Yamapi, G Filatrella and C Tchawoua, Physica A 466, 552 (2017) R Yamapi, A Chéagé Chamgoué, G Filatrella and P Woafo, Phys. Condens. Matter 90, 153 (2017) R Yamapi, R Mbakob Yonkeu, G Filatrella and C Tchawoua, Commun. Nonlin. Sci. Numer. Simul. 62, 1 (2018) Z D Ma and L J Ning, Int. J. Bifurc. Chaos 27, 1750202 (2017) L J Ning and Z D Ma, Int. J. Bifurc. Chaos 28, 1850127 (2018) Q Guo, Z K Sun and W Xu, Int. J. Bifurc. Chaos 28, 1850048 (2018) Q Guo, Z K Sun and W Xu, Commun. Nonlin. Sci. Numer. Simul. 72, 318 (2019) Y L Sun and L J Ning, Int. J. Bifurc. Chaos 30, 2050013 (2020) H G Enjieu Kadji, J B Chabi Orou, R Yamapi and P Woafo, Chaos 32, 862 (2007) F Kaiser, Radio Sci. 17, 17S (1982) S Bouzat and H S Wio, Physica A 351, 69 (2004) M Gaudreault, F Drolet and J Vials, Phys. Rev. E 85, 056214 (2012) J Roberts, Probab. Eng. Mech. 1, 40 (1986) J Roberts and P Spanos, Int. J. Non-Linear Mech. 21, 111 (1986) W Q Zhu, Z L Huang and Y Suzuki, Int. J. Non-Linear Mech. 36, 1235 (2001)