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Enregistrement W3139195277 · doi:10.1137/20m135707x

An Asymptotic Analysis of Localized Three-Dimensional Spot Patterns for the Gierer--Meinhardt Model: Existence, Linear Stability, and Slow Dynamics

2021· article· en· W3139195277 sur OpenAlexafffund
Daniel Gomez, Michael J. Ward, Juncheng Wei

Notice bibliographique

RevueSIAM Journal on Applied Mathematics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNonlinear Dynamics and Pattern Formation
Établissements canadiensUniversity of British Columbia Hospital
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésBounded functionPhysicsDomain (mathematical analysis)Mathematical analysisHopf bifurcationMathematicsBifurcationStatistical physicsNonlinear systemQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Localized spot patterns, where one or more solution components concentrate at certain points in the domain, are a common class of localized pattern for reaction-diffusion systems, and they arise in a wide range of modeling scenarios. Although there is a rather well-developed theoretical understanding for this class of localized pattern in one and two space dimensions, a theoretical study of such patterns in a three-dimensional setting is, largely, a new frontier. In an arbitrary bounded three-dimensional domain, the existence, linear stability, and slow dynamics of localized multispot patterns are analyzed for the well-known singularly perturbed Gierer--Meinhardt activator-inhibitor system in the limit of a small activator diffusivity $\varepsilon^2\ll 1$. Our main focus is to classify the different types of multispot patterns and predict their linear stability properties for different asymptotic ranges of the inhibitor diffusivity $D$. For the range $D={\mathcal O}(\varepsilon^{-1})\gg 1$, although both symmetric and asymmetric quasi-equilibrium spot patterns can be constructed, the asymmetric patterns are shown to be always unstable. On this range of $D$, it is shown that symmetric spot patterns can undergo either competition instabilities or a Hopf bifurcation, leading to spot annihilation or temporal spot amplitude oscillations, respectively. For $D={\mathcal O}(1)$, only symmetric spot quasi-equilibria exist and they are linearly stable on ${\mathcal O}(1)$ time intervals. On this range, it is shown that the spot locations evolve slowly on an ${\mathcal O}(\varepsilon^{-3})$ time scale toward their equilibrium locations according to an ODE gradient flow, which is determined by a discrete energy involving the reduced-wave Green's function. The central role of the far-field behavior of a certain core problem, which characterizes the profile of a localized spot, for the construction of quasi-equilibria in the $D={\mathcal O}(1)$ and $D={\mathcal O}(\varepsilon^{-1})$ regimes, and in establishing some of their linear stability properties, is emphasized. Finally, for the range $D={\mathcal O}(\varepsilon^{2})$, it is shown that spot quasi-equilibria can undergo a peanut-splitting instability, which leads to a cascade of spot self-replication events. Predictions of the linear stability theory are all illustrated with full PDE numerical simulations of the Gierer--Meinhardt model.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,028
Tête enseignante GPT0,273
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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