«Система осцилляторов» может показаться неясным, но на самом деле она описывает в очень общем, но фундаментальном смысле все виды физических систем.«Многие биологические системы можно рассматривать как совокупности осцилляторов.
Сердцебиение — это просто колебания сердечных клеток, по которым распространяется волна. И нейроны в мозге также являются осцилляторами, и их лечили с помощью этих методов», — сказала Карен Блаха. научный сотрудник Университета Нью-Мексико, работающий над проектом. «Но проводить эксперименты с этими системами очень, очень сложно.
Клетки могут умереть, и если вы сможете манипулировать ими таким образом, чтобы вы могли измерять данные, они могут вести себя не так, как обычно».По этой причине команда под руководством Франческо Соррентино, профессора машиностроения в Университете Нью-Мексико, основывалась на предыдущей работе, проделанной для понимания состояний химер с помощью механических осцилляторов, в данном случае набора метрономов, находящихся на связанных платформах.
«Конечная цель состоит в том, чтобы эти системы вели себя лучше, чем биологические системы, которые, как мы надеемся, в конечном итоге могут стать хорошими заместителями», — сказал Блаха.Команда построила систему из трех связанных платформ, каждая из которых поддерживает до 15 тикающих метрономов, движения которых отслеживаются индивидуально.
Состояние химеры в этой системе состояло из синфазного или синхронного движения подмножества метрономов и асинхронного движения других. Варьируя характеристики системы, такие как сила связи между платформами или количество метрономов, они могли установить, какие факторы привели к более совершенным состояниям химеры.Особый интерес в этом эксперименте вызвало влияние симметрии системы на возникновение химерных состояний.
Соррентино и его команда изучали, например, эффект от наличия одинаковой и различной силы сцепления внешних платформ с центральной платформой.«Он объединяет новый ингредиент, который как бы усложняет все. В основном мы задаемся вопросом, как этот тип смешанного поведения может возникать в системах, обладающих симметрией. И наша работа носит экспериментальный характер, поэтому мы видим это химерное состояние в системах с симметрией. , "Сказал Соррентино.
Соррентино считает, что помимо разработки метода для лучшего понимания этих важных и сложных систем, эти усилия являются мощным образовательным инструментом. Настольный масштаб и визуальный характер измерений и эффектов предлагают учащимся более непосредственное участие в изучаемых концепциях.«Это полноценный опыт для студентов [и] у нас широкое авторство», — сказал Соррентино, подчеркнув сотрудничество между студентами, аспирантами и старшими исследователями. «Это действительно командные усилия».
Дальнейшая работа разноплановой команды будет посвящена исследованию других симметрий, а также различных факторов, таких как метод связи. Также планируется добавить методы управления системой и синхронизацией. «Мы работаем в нескольких направлениях.
Определенно, мы будем иметь в виду симметрии и пытаться обобщить их на более сложные ситуации», — сказал Соррентино.
