Excitable media store and transfer complicated information via topological defect motion

Excitable media store and transfer complicated information via topological defect motion
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可兴奋介质通过拓扑缺陷运动存储和传输复杂信息

DOI:
10.1016/j.cnsns.2022.106844
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发表时间:
2023
影响因子:
3.9
通讯作者:
Grigoriev, Dima
Grigoriev, Dima
中科院分区:
数学2区
文献类型:
--
作者:
Sudakow, Ivan;Vakulenko, Sergey A.;Grigoriev, Dima

文献摘要

参考文献

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可兴奋介质是描述物理、化学和生物系统中有趣效应(例如模式形成、混沌和波传播)的流行模型。在这份手稿中,我们提出了 FitzHugh-Nagumo 模型的空间扩展变体,它表现出新的效果。在这种可兴奋的介质中,新类型的波传播。我们表明,波前介质态的时间演化是由复杂的吸引子决定的,这些吸引子可能是混沌的。这些吸引子的维度可能很大,我们可以通过初始数据和一些参数来控制吸引子结构。这些波能够传输图灵机或联想存储器给出的复杂信息。我们证明这些波能够进行细胞分化,从而产生复杂的模式。
Excitable media are prevalent models for describing interesting effects in physical, chemical, and biological systems such as pattern formation, chaos, and wave propagation. In this manuscript, we propose a spatially extended variant of the FitzHugh–Nagumo model that exhibits new effects. In this excitable medium, waves of new kinds propagate. We show that the time evolution of the medium state at the wavefronts is determined by complicated attractors which can be chaotic. The dimension of these attractors can be large and we can control the attractor structure by initial data and a few parameters. These waves are capable transfer complicated information given by a Turing machine or associative memory. We show that these waves are capable to perform cell differentiation creating complicated patterns.
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