Abelian沙堆模型的随机变体
批准号:
12101505
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
SELIG THOMAS JONATHAN
依托单位:
学科分类:
马氏过程与统计物理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
SELIG THOMAS JONATHAN
中文摘要
在Abelian沙堆模型中,沙粒随机添加到图的顶点上,当顶点处的沙粒数量达到某个阈值(通常是该顶点的度数)时,该顶点将变得不稳定。 不稳定的顶点坍塌,使得沙粒流向图上邻近顶点。 一个特殊的顶点(称为汇sink)吸收了系统中多余的沙粒,因此该过程最终趋于稳定。.这个模型最初由Bak等人于1987年提出,并由Dhar于1990年加以概括和正式化。从那以后,它在不同的领域引起了极大的兴趣——数学、计算机科学、统计物理学——应用领域包括地震、脑细胞放电和森林火灾等。.该项目旨在研究Abelian沙堆模型的随机变体,在其不稳定顶点的坍塌中引入了额外一个随机性。不稳定顶点选择邻近顶点的一个随机子集发送一个或多个沙粒,忽略其他邻近顶点,而不是向所有邻近顶点发送沙粒。相关文献中有若干关于这样的随机沙堆模型的论述,但是关于它们的理论结论并不多。 该项目旨在填补这一知识缺口。
英文摘要
In the Abelian sandpile model, grains of sand are added at random to vertices on a graph. When the number of grains at a vertex reaches a certain threshold (typically the degree of that vertex), that site becomes unstable. Unstable sites topple, sending one grain of sand to each of their neighbours on the graph. A special vertex, called the sink, absorbs excess grains from the system, and so the process eventually stabilises..This model was originally introduced in 1987 by Bak et al., and generalised and formalised by Dhar in 1990. Since then, it has attracted considerable interest in different fields - mathematics, computer science, statistical physics - with applications in areas such as earthquakes, the firings of brain cells, and forest fires..This project aims to study stochastic variants of the Abelian sandpile model, where an extra layer of randomness is introduced into the topplings of unstable vertices. Instead of sending grains to each of its neighbours, an unstable vertex chooses a random subset of these neighbours to send one or more grains to, ignoring the others. A number of such stochastic sandpile models exist in the literature, but not many theoretical results are known about these. This project seeks to bridge this knowledge gap.
该项目研究了沙堆模型和相关对象。沙堆模型是图上的动态过程,其中沙粒被放置在随机顶点上。当给定顶点的沙粒数量超过某个阈值(通常是其度数)时,该顶点称为不稳定的,并且会倒塌,将沙粒发送给它的一些邻点。根据所选的倒塌规则,即选择哪些邻居应该接收沙粒以及它们应该接收多少沙粒,可以形成不同的模型。特别令人感兴趣的是,在模型的长期运行中有无限频繁出现的状态,这些状态称为循环状态。该项目的主要目标是研究随机沙堆模型(SSM),其中倒塌和不稳定的顶点会将沙粒发送给其邻点的随机子集。我们的主要贡献如下。.1) 我们获得了具有高对称度的各种图上SSM循环状态的组合特征,包括轮图和扇形图、完全图和完全二分图。相关组合对象包括停车函数多面体、循环子图、格路径、Ferrers图和有向无环图。.2) 我们研究了单源SSM。该模型将N个初始沙粒放置在平面的原点,并研究N趋于无穷大时后续(随机)稳定过程的渐近性。当倾倒概率p以1/N的速率收敛到1时,我们展示了该模型的相变。..沙堆模型和停车函数之间存在丰富的联系。停车函数是指汽车依次进入停车场或街道并试图找到停车位的过程。当多辆汽车想要停在同一个地方时,根据所选的碰撞规则,可能存在不同的模型。因此,在这个项目中,我们研究了各种停车函数系列。.1) 我们引入并研究了一种称为“友谊PFs”的新停车函数模型,获得了计数它们的枚举公式。.2) 我们研究了MVP停车模型,通过某些排列反转子图为该模型的outcome fibre提供了新的组合解释。.3) 我们在经典停车函数和Lukasiewicz路径之间建立了一种新的双射,并对各种统计数据和停车函数子系列进行了有趣的专门化。.总之,该项目为沙堆模型和相关对象(如停车函数)提供了宝贵的新见解。这些见解对数学界具有理论意义,也指出了在各个领域的潜在应用:预测地震和森林火灾等自然现象、网络安全和格密码学、优化网络资源分配等。
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