Kollektive Dynamik in heterogenen Netzwerken aktiver Elemente

• Antragsteller: Dr. Matthias Wolfrum
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429828445

Die kollektive Dynamik in grossen Netzweken gekoppelter aktiver Elemente spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen aktuellen Forschungsgebieten, die von Physik, Biologie, und Chemie bis hin zu Sozialwissenschaften und technologischen Anwendungen reichen. Dabei kann die Heterogenität des Netzwerkes einen entscheidenden Einfluss auf die kollektive Dynamik ausüben. Die Heterogenität kann dabei sowohl aus einer Diversität der Dynamik der einzelnen Netzwerkknoten (dynamische Heterogenität), als auch aus der Kopplungsstruktur (strukturelle Heterogenität) resultieren. Ein typisches Verhalten in heterogenen Netzwerken ist das Entstehen von Gruppen mit unterschiedlicher Dynamik. Dabei ist es jedoch ausserordentlich schwierig, die Eigenschaften dieser Unterteilung und die Dynamik der einzelnen Gruppen anhand der Heterogenität vorherzusagen.Das Hauptziel des vorliegenden Projektes ist es, das Verhältnis zwischen verschiedenen Formen von Heterogenität der Netzwerke und den resultierenden Dynamiken systematisch zu untersuchen. Dazu werden drei Problemfelder bearbeitet. Erstens soll die Theorie der makroskopische Anregbarkeit von gekoppelten anregbaren und oszillierenden Elementen weiterentwickelt werden. Zweitens soll die partielle Synchronisation und Musterbildung in adaptiven Netzwerken mit heterogener Kopplungsstruktur untersucht werden. Drittens sollen Szenarien für das Entstehen von komplexen Aktivitätsmustern im Zusammenspiel von struktureller und dynamischer Heterogenität untersucht werden, wobei insbesondere Korrelationen zwischen Parametern der Netzwerkknoten und ihrer Konnektivität behandelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Dr. Vladimir Nekorkin, bis 3/2022