Коллективная динамика ансамблей радиотехнических моделей осцилляторов ФитцХью–Нагумо, связанных через хаб

Исследование нелинейной динамики и коллективного поведения элементов в сетях связанных осцилляторов является актуальной задачей для многих научных дисциплин. Объектом исследования в работе являются сети, состоящие из радиотехнических моделей идентичных осцилляторов ФитцХью–Нагумо. Экспериментально исследовалась спайковая активность сети, состоящей из связанных между собой возбудимых аналоговых генераторов ФитцХью–Нагумо. Коллективное поведение элементов рассмотрено сначала в кольце генераторов ФитцХью–Нагумо, связанных отталкивающими диффузионными связями, а затем в трехслойной сети, состоящей из двух таких колец, связанных через общий хаб, тоже представляющий собой генератор ФитцХью–Нагумо. Поскольку в радиофизическом эксперименте невозможно добиться полной идентичности аналоговых генераторов, мы численно исследовали влияние слабой неидентичности осцилляторов ФитцХью–Нагумо на их коллективную динамику и сравнили полученные результаты с экспериментальными. Исследована синхронизация аналоговых генераторов в трехслойной сети при изменении коэффициента связи между генераторами одного из колец и коэффициента связи между хабом и генераторами в обоих кольцах. Показано, что в кольце генераторов ФитцХью–Нагумо в радиофизическом эксперименте наблюдаются различные колебательные режимы при фиксированных значениях параметров возбудимых генераторов. Эти режимы отличаются частотой следования спайков и сдвигом фаз между колебаниями различных генераторов в кольце. Обнаружено существование переключений между этими колебательными режимами. Показано, что при отталкивающих связях генераторов ФитцХью–Нагумо внутри колец и отталкивающих межслойных связях (связях с хабом) возникает частотная синхронизация колебаний всех генераторов сети. Полученные результаты могут быть востребованы при решении задач управления синхронизацией в спайковых нейронных сетях.