En los sistemas físicos, biológicos y tecnológicos, el tiempo que tardan los componentes de un sistema en influirse entre sí puede afectar la transición a la sincronización, un hallazgo importante que mejora la comprensión de cómo funcionan estos sistemas, según un estudio dirigido por la Universidad Estatal de Georgia.
Los investigadores desarrollaron fórmulas analíticas que les ayudaron a llegar a estas conclusiones. Sus hallazgos se publican en la revista Informes científicos .
La sincronización es común en muchos sistemas de osciladores naturales y artificiales, donde una función considerable emerge como resultado de los comportamientos cooperativos de muchos elementos que interactúan en los sistemas. Ejemplos de sistemas de sincronización incluyen neuronas en el cerebro, células de marcapasos cardíacos, grillos que chirrían rítmicamente, el aplauso del público en las salas de conciertos y los láseres de semiconductores. En estos sistemas, los elementos que interactúan, también llamados osciladores, tienen sus propios ritmos, pero las interacciones pueden conducir a un ritmo común. Los retrasos de interacción, que siempre están ahí en cualquier sistema real debidoa la velocidad finita del movimiento de las señales, los tiempos de procesamiento y otros factores, puede modificar el ritmo final. Este estudio analiza cómo sucede esto.
"La intensidad de la interacción y los retrasos en el tiempo pueden cambiar la forma en que aparece y se desarrolla la sincronización", dijo el Dr. Mukesh Dhamala, profesor asociado del Departamento de Física y del Instituto de Astronomía y Neurociencia del Estado de Georgia. "La historia del sistema marca la diferencia en la sincronización.Este artículo analiza los efectos de los retrasos en la fuerza de interacción crítica necesaria para lograr la sincronización de los osciladores acoplados. Las transiciones de sincronización nos recuerdan las transiciones de fase de primer y segundo orden comúnmente estudiadas en física estadística.
"Estos hallazgos pueden ser útiles para dar sentido a las oscilaciones de la red observadas experimentalmente, por ejemplo, las oscilaciones neuronales en el cerebro donde el tiempo de conducción entre dos regiones conectadas varía de unos pocos a decenas de milisegundos. Una transición suave o abrupta a la sincronizaciónpodría ser útil para distinguir una función cerebral normal por ejemplo, una decisión de percepción de una disfunción por ejemplo, un ataque epiléptico. "
En este estudio, los investigadores introdujeron retardos de tiempo y cambiaron la fuerza de acoplamiento entre osciladores para comprender las transiciones hacia y fuera de la sincronización abrupta. Encontraron que el retardo de tiempo no afecta el punto de transición para la sincronización abrupta cuando la fuerza de acoplamiento disminuye desde un sincronizadoestado, pero el retardo de tiempo puede cambiar el punto de transición cuando la fuerza del acoplamiento aumenta desde un estado no sincronizado.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Georgia . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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