Weakly Nonlinear Theory for Oscillatory Dynamics in a One-Dimensional PDE-ODE Model of Membrane Dynamics Coupled by a Bulk Diffusion Field
Notice bibliographique
Résumé
We study the dynamics of systems consisting of two spatially segregated ODE compartments coupled through a one-dimensional bulk diffusion field. For this coupled PDE-ODE system, we first employ a multiscale asymptotic expansion to derive amplitude equations near codimension-one Hopf bifurcation points for both in-phase and antiphase synchronization modes. The resulting normal form equations pertain to any vector nonlinearity restricted to the ODE compartments. In our first example, we apply our weakly nonlinear theory to a coupled PDE-ODE system with Sel'kov membrane kinetics, and show that the symmetric steady state undergoes supercritical Hopf bifurcations as the coupling strength and the diffusivity vary. We then consider the PDE diffusive coupling of two Lorenz oscillators. It is shown that this coupling mechanism can have a stabilizing effect, characterized by a significant increase in the Rayleigh number required for a Hopf bifurcation. Within the chaotic regime, we can distinguish between synchronous chaos, where both the left and right oscillators are in-phase, and chaotic states characterized by the absence of synchrony. Finally, we compute the largest Lyapunov exponent associated with a linearization around the synchronous manifold that only considers odd perturbations. This allows us to predict the transition to synchronous chaos as the coupling strength and the diffusivity increase.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».