《複雜網路上的輸運動力學及相關的統計物理學基礎》是依託華東師範大學，由劉宗華擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：複雜網路上的輸運動力學及相關的統計物理學基礎
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：劉宗華
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
時空系統中輸運動力學的研究長久以來一直是非平衡統計物理中最基本的問題之一。在過去的一個多世紀中，這一研究絕大多數在規則介質中進行。近十幾年中複雜網路的研究成為統計物理和複雜系統研究的重要方向，而複雜網路動力學中的輸運過程，包括信息、能量、物質的輸運則成為具有極強的交叉性與基礎性的新的研究方向。本項目建議系統地研究複雜網路上輸運動力學的統計物理學基礎及一些重要的套用。包括: 1、研究複雜網路上輸運動力學滿足的統計物理規律以及複雜網路結構對輸運效率及各種統計特徵的影響；2、研究神經元網路上信息輸運的刻畫方式及在如癲癇病等若干重要神經病理過程中的作用；3、研究納米層次的複雜網路結構對其上能量與物質的傳輸效率、擴散特性、相變等輸運行為的作用；4、研究流行病中物質與信息輸運對時變網路結構的依賴性及多種群間的流行病傳播行為。本項目力圖在複雜網路的統計物理基礎及若干套用基礎的研究上做出原創性的貢獻。
結題摘要
時空系統中輸運動力學的研究長久以來一直是非平衡統計物理中最基本的問題之一。在過去的一個 多世紀中，這一研究絕大多數在規則介質中進行。近十幾年中複雜網路的研究成為統計物理和複雜系統研究的重要方向，而複雜網路動力學中的輸運過程，包括信息、能量、物質的輸運則成為具有極強的交叉性與基礎性的新的研究方向。本項目系統地研究了複雜網路上輸運動力學的統計物理學基礎及一些重要的套用，具體包括四個方面。通過5年的研究，我們在這四個方面均取得了豐碩的成果，共發表SCI論文100多篇（包括PRL 6篇，Phys. Rep. 2篇，PNAS 1篇，Sci. Rep. 18篇，NJP 5篇，PRE 29篇及EPL 16篇）。其主要的原創性貢獻如下：在第一個方面，我們對近年來的研究熱點“爆炸性”同步做了深入的研究，在爆炸性同步發生的條件、微觀機制、自適應級聯、及新的狀態行為等方面均取得了突破性進展，這些結果於2014，2015，2016連續三年在PRL成功報導，占本課題所有六篇PRL中的一半，極大地推動了本課題向縱深的發展。2015年的PRL一文被榮幸地選為PRL Editors' Suggestion且入選2015年度ESI高被引1%文章，由於這些貢獻，我們今年獲得物理學頂級綜述期刊Physics Reports邀請撰寫了94頁的綜述評論文章。此外，我們還對網路科學的反問題--從已知數據求網路結構作了深入的研究，得到系統的成果。在第二個方面，我們對記憶的形成與存儲做了初步研究，特別是對斑馬魚的長時程記憶與神經元的短時放電這對矛盾做了深入研究，找到了其微觀機制，此結果於2013年發表在美國科學院院刊PNAS。在第三個方面，我們研究了展開的碳納米管——石墨烯中等效傳輸粒子的局域化行為，發現會出現具有手征性的量子疤痕，此結果發表在PRL。我們還研究了一個光子和聲子的耦合量子模型，發現當非線性作用增加使得對應的經典系統從周期運動變化到準周期運動時，可以有效的增強光場與機械振子之間的量子糾纏，此結果發表在PRL。在第四個方面，我們結合異質的平均場理論和近似主方程方法，給出了在長時間極限下系統中流行病感染態個體比例所滿足的穩態方程，此結果發表在PRL。
