वैज्ञानिकों ने सिंक्रनाइज़ेशन के नए विदेशी रूपों की खोज की है

अराजकता से भरी दुनिया में, भौतिकविदों ने तुल्यकालन के नए रूपों की खोज की है, और अब वे भविष्यवाणी करना और उन्हें नियंत्रित करना सीख रहे हैं।

लुसियोला क्रूसियाटा प्रजाति के नर फायरफ्लाइज जापान में एक नदी के किनारे पर फैलने वाले प्रकोपों ​​को सिंक्रनाइज़ करते हैं

जब भीड़ का अव्यवस्थित ताल अचानक एक ही नब्ज में बदल जाता है, जब हर कोई एक साथ ताली बजाने लगता है - किसने फैसला किया कि ऐसा होगा? न तुम, और न कोई और। क्रिकेट्स ध्वनियों को समान रूप से बनाते हैं; पास के मेट्रोनॉम एक ही समय में स्विंग करते हैं; कुछ फायरफ्लाइज़ एक साथ अंधेरे में झिलमिलाते हैं। संयुक्त राज्य भर में, ग्रिड 60 हर्ट्ज की आवृत्ति पर संचालित होता है, और इसके सभी असंख्य एसी प्रवाह अपने आप ही सिंक्रनाइज़ हो जाते हैं। हमारा जीवन सिंक्रनाइज़ेशन पर निर्भर करता है। हमारे शरीर और दिमाग को नियंत्रित करने के लिए मस्तिष्क में न्यूरॉन्स सिंक्रोनाइज़्ड तरंगों द्वारा सक्रिय होते हैं, और पेसमेकर की कोशिकाओं को सिंक्रनाइज़ किया जाता है, जिससे दिल की धड़कन बढ़ जाती है।

जिन वस्तुओं में एक लय स्वाभाविक रूप से सिंक्रनाइज़ होती है। हालांकि, किसी ने इस घटना का 1665 तक वर्णन नहीं किया, जब डच भौतिक विज्ञानी और आविष्कारक क्रिश्चियन ह्यूजेंस ने बीमारी के कारण कई दिन बिस्तर में बिताए। पेंडुलम के साथ कुछ घंटों के लिए अपनी दीवार पर उसके बगल में लटका दिया - उसने इन उपकरणों का आविष्कार किया। ह्यूजेंस ने देखा कि पेंडुलम बिल्कुल एकसमान में झूलते हैं, करीब आ रहे हैं, और फिर एक दूसरे से दूर जा रहे हैं। शायद वे हवा के दबाव से सिंक्रनाइज़ होते हैं? उन्होंने कई प्रयोग किए। उदाहरण के लिए, उनके बीच तालिका को लंबवत रूप से सेट करना सिंक्रनाइज़ेशन को प्रभावित नहीं करता है। हालांकि, जब उसने घड़ी को दूर और एक समकोण पर स्थानांतरित किया, तो वे जल्द ही सिंक से बाहर चले गए। अंत में, ह्यूजेंस ने तय किया कि घड़ी की "सहानुभूति", जैसा कि उन्होंने कहा था, यह घड़ी के पेंडुलम द्वारा दीवार के माध्यम से एक-दूसरे को प्रेषित होने वाले धमाकों के कारण था।

जब बाएं पेंडुलम बाईं ओर घूमता है, तो यह दीवार को एक झटका देता है और दूसरे पेंडुलम को दाईं ओर ले जाता है, और इसके विपरीत। जब तक वे दीवार के साथ सबसे स्थिर और आराम की स्थिति में नहीं आते, तब तक घड़ियों का आदान-प्रदान एक-दूसरे के साथ होता है। पेंडुलम के लिए सबसे स्थिर व्यवहार विपरीत दिशाओं में आंदोलन होगा, जब उनमें से प्रत्येक दूसरे को उस दिशा में धकेलता है जिसमें वह चलता है - जैसे कि आप एक स्विंग पर एक बच्चे को कैसे स्विंग करते हैं। एक दीवार के लिए, यह विकल्प सबसे आसान है; यह अब नहीं चलता, क्योंकि पेंडुलम एक दूसरे को समान बताते हैं, लेकिन दिशा में विपरीत, किक। सिस्टम अब इस तरह के आत्मनिर्भर तुल्यकालिक राज्य से विचलित नहीं होता है। कई सिस्टम समान कारणों से सिंक्रनाइज़ किए जाते हैं, और उनमें झटके को अन्य प्रकार के इंटरैक्शन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।


एक Huygens का एक स्केच एक घंटे के पेंडुलम के साथ प्रयोग करता है और सिंक्रनाइज़ेशन को समझने का उनका प्रयास है। "बी फिर से स्थिति बीडी के माध्यम से चला गया जब ए एजी में है, जबकि निलंबन ए को दाईं ओर खींचा जाता है, और इसलिए पेंडुलम ए के कंपन को तेज किया जाता है," उन्होंने लिखा। "बी फिर से बीके में होता है जब ए स्थिति पर वापस लौटता है, जबकि निलंबन बी बाईं ओर खींचता है, और इसलिए पेंडुलम बी का कंपन धीमा हो जाता है। इसलिए, जब पेंडुलम बी का कंपन समान रूप से धीमा हो जाता है और ए तेजी आती है, तो उन्हें आवश्यक रूप से अलग-अलग चरणों में चलना चाहिए। "

एक अन्य डचमैन, एंगलबर्ट केम्फर ने 1690 में थाईलैंड की यात्रा की और वहां देखा कि स्थानीय फायरफ्लाइज़ एक साथ "बेहद नियमितता और सटीकता के साथ पलक झपकते हैं।" दो शताब्दियों बाद, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जॉन विलियम स्ट्रेट (लॉर्ड रेले के रूप में जाना जाता है) ने उल्लेख किया कि यदि आप दो अंग पाइपों को एक साथ रखते हैं, तो यह इस तथ्य की ओर जाता है कि "मामूली अपरिहार्य मतभेदों के बावजूद पाइप पूर्ण रूप से एक जैसे बोलना शुरू करते हैं।" 1920 के दशक में रेडियो इंजीनियरों ने पाया कि दो विद्युत जनरेटर को अलग-अलग आवृत्तियों के साथ जोड़ने से वे एक सामान्य आवृत्ति पर कंपन करते हैं - यह सिद्धांत संचरण प्रणाली को कम करता है।

यह केवल 1967 में था कि क्रिकरों के स्पंदन ने अमेरिकन सैद्धांतिक जीवविज्ञानी आर्ट विनफ्रे को सिंक्रनाइज़ेशन का गणितीय मॉडल बनाने के लिए प्रेरित किया। विनफ्रे का समीकरण हल करने के लिए बहुत जटिल था, लेकिन 1974 में, जापानी भौतिक विज्ञानी योशिकी कुरामोटो ने समझा कि गणित को कैसे सरल बनाया जाए। कूर्मोटो मॉडल ने ओसीलेटरर्स (एक ताल, जैसे कि एक मेट्रोनोम या दिल) की आबादी का वर्णन किया, और दिखाया कि क्यों कनेक्टेड ऑसिलेटर्स अनायास सिंक्रनाइज़ हो जाते हैं।

कूर्मोटो, जो उस समय 34 वर्ष के थे, उन्हें नॉनलाइनियर डायनामिक्स में बहुत अनुभव नहीं था - एक साथ चरों को जोड़ने वाले फीडबैक लूप का अध्ययन। जब उन्होंने अपने क्षेत्र के विशेषज्ञों को अपना मॉडल दिखाया, तो उन्होंने इसका महत्व नहीं देखा। निराश होकर उसने यह काम छोड़ दिया।

पांच साल बाद, विनफ्रे ने अपने मॉडल के बारे में कूर्मोटो के भाषण का एक सारांश देखा , और महसूस किया कि यह सूक्ष्म घटना की एक नई, क्रांतिकारी समझ देता है जो पूरी दुनिया में व्याप्त है। Kuramoto का गणित बहुआयामी और विस्तार योग्य निकला, जो न्यूरॉन्स, फायरफ्लाय, हार्ट सेल्स के समूहों के सिंक्रोनाइज़ेशन के लिए जिम्मेदार है, झुंड में तारों को घोलता है, रसायनों की प्रतिक्रिया करता है, वर्तमान को चालू करता है और परस्पर "ऑसिलेटर्स" की अन्य आबादी की एक बड़ी संख्या है।

"मैं सोच भी नहीं सकता था कि मेरे मॉडल का इतना व्यापक उपयोग होगा," कुरमोटो, जो अब 78 वर्ष के हैं, ने हमें एक ईमेल में बताया।

हालाँकि, कूर्मोटो मॉडल की सार्वभौमिकता के बावजूद, 2001 में समझे जाने वाले सिंक्रनाइज़ेशन को समझने के बारे में भौतिकविदों के सभी भ्रम। और फिर से कूर्मोटो केंद्र में था कि क्या हो रहा है।

घड़ियाँ अलग तरह से जाती हैं

मूल कुरमोटो मॉडल में, थरथरानवाला को एक निश्चित प्राकृतिक आवृत्ति पर एक चक्र में घूमते हुए तीर द्वारा दर्शाया जा सकता है। (यदि यह एक जुगनू है, तो यह हर बार तीर को इंगित करता है)। जब दो तीर जुड़े होते हैं, तो उनकी बातचीत की ताकत उनकी दिशाओं के बीच के कोण पर निर्भर करती है। कोण जितना बड़ा होगा, साइन उतना ही बड़ा होगा और आपसी प्रभाव उतना ही मजबूत होगा। केवल जब तीर समानांतर होते हैं, और एक साथ घूमते हैं, तो वे एक दूसरे को प्रभावित करना बंद कर देते हैं। इसलिए, तीर तब तक चलेंगे जब तक वे सिंक्रनाइज़ेशन स्थिति का पता नहीं लगा लेते हैं। यहां तक ​​कि अलग-अलग प्राकृतिक आवृत्तियों के साथ थरथरानवाला, जब संयुक्त होते हैं, एक समझौता करते हैं और अग्रानुक्रम में दोलन करते हैं।

हालांकि, यह मूल तस्वीर समग्र तुल्यकालन का केवल एक छोटा सा हिस्सा बताती है, जिसमें दोलक की आबादी एक ही काम करती है। यद्यपि यह सिंक्रोनाइज़ेशन अपने सबसे सरल रूप में है, “वैश्विक सिंक्रोनाइज़ेशन के कई उदाहरण हैं; इसलिए, लोग इस पर इतना ध्यान देते हैं, ”शिकागो के नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी और एक प्रमुख सिंक विशेषज्ञ एडिलसन मोट्टर ने कहा। “लेकिन 2001 में, कुरामोटो ने कुछ अलग तरह की खोज की। और यहाँ से विभिन्न स्थितियों की कहानी शुरू होती है। ”


योशिकी कुरामोटो, क्योटो विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर

कंप्यूटर पर सिम्युलेटेड कपल्स ऑसिलेटर्स की आबादी में पहले नए प्रकार का सिंक्रोनाइज़्ड व्यवहार मंगोलिया के कुरमोटो पोस्टडॉक का था, जो डर्जसुरेन बट्टोगतोख ने नोट किया था। समान रूप से, अपने पड़ोसियों के साथ समान रूप से जुड़े हुए, दो ऑसिलेटर, कुछ दो समूहों में विभाजित हो गए: कुछ दोलन समकालिक रूप से, दूसरा असंगत रूप से।

कुरमातो ने 2001 में ब्रिस्टल में उनके और बटोग्टोच द्वारा की गई खोज को प्रस्तुत किया , लेकिन कॉर्नेल विश्वविद्यालय के गणितज्ञ स्टीफन स्ट्रोगेट्ज़ ने दो साल बाद सम्मेलन सामग्री का अध्ययन करने तक इस परिणाम पर ध्यान नहीं दिया। "जब मुझे एहसास हुआ कि मैं चार्ट पर क्या देख रहा हूं, तो मुझे इस पर विश्वास नहीं हुआ," स्ट्रोगैक ने कहा।

"यह बहुत ही अजीब था कि ब्रह्मांड सिस्टम के विभिन्न स्थानों में समान था"। और एक ही समय में, दोलकियों ने समान परिस्थितियों में अलग-अलग प्रतिक्रिया व्यक्त की, उनमें से कुछ एक साथ ढेर हो गए, जबकि अन्य अपने तरीके से चले गए, जैसे कि वे किसी भी चीज़ के साथ संयुक्त नहीं थे। सिस्टम की समरूपता "टूट गई," स्ट्रोगैक ने कहा, "अभूतपूर्व तरीके से।"

स्ट्रोगैक और उनके स्नातक छात्र डैनियल अब्राम्स , जो अब नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में एक प्रोफेसर के रूप में सिंक्रनाइज़ेशन का अध्ययन करते हैं, ने अपने स्वयं के कंप्यूटर सिमुलेशन में सिंक्रानिज़्म और एसिंक्रोनसी के इस अजीब मिश्रण को पुन: पेश किया है और इसके स्वरूप की शर्तों का अध्ययन किया है । स्ट्रोगैक ने इसे असंगत भागों से बने एक पौराणिक अग्नि-श्वसन राक्षस के सम्मान में "काइमेरिक राज्य" कहा। (कुछ महीने पहले, स्ट्रोगैक ने वैश्विक सिंक्रनाइज़ेशन की व्यापकता पर लोकप्रिय विज्ञान पुस्तक सिंक लिखा था)।

विभिन्न शारीरिक प्रणालियों के साथ काम करने वाली दो स्वतंत्र टीमों ने 2012 में प्रयोगशाला में इस काइमेरिक राज्य का एहसास किया और तब से कई और प्रयोग किए गए। कई शोधकर्ताओं को संदेह है कि काइमेरिक राज्य स्वाभाविक रूप से दिखाई देते हैं। मस्तिष्क ही, जाहिरा तौर पर, एक जटिल प्रकार का हैजा, इस अर्थ में कि यह एक साथ न्यूरॉन्स के तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक ट्रिगर का समर्थन करता है। पिछले साल, शोधकर्ताओं ने काइमेरिक राज्यों के विनाश और मिर्गी के दौरे के बीच एक गुणात्मक समानता पाई । बर्लिन विश्वविद्यालय के सह-लेखक इरीना ओमेलेचेको ने कहा, "हमारा मानना ​​है कि आगे के शोध से भविष्यवाणियां करने और दौरे को समाप्त करने के नए चिकित्सीय तरीकों का पता चल सकता है।"

हालांकि, काइमरिक अवस्था अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आई है। कुरामोटो ने सभी गणित को डिजाइन किया, यह पुष्टि करते हुए कि यह राज्य सुसंगत है, और इसलिए संभव है, लेकिन यह इसकी उपस्थिति की व्याख्या नहीं करता है। स्ट्रोगेट्ज़ और अब्राम्स ने गणित को आगे भी काम किया, लेकिन अन्य शोधकर्ता "अधिक सहज, भौतिक स्पष्टीकरण" प्राप्त करना चाहेंगे, स्ट्रोगेट्ज़ ने कहा, और कहा: "मुझे लगता है कि हम कह सकते हैं कि हम अभी भी पूरी तरह से समझ नहीं पाए हैं" कि काइमरिक क्यों उत्पन्न होता है।

अच्छा उतार-चढ़ाव *

* लोकप्रिय गीत द बीच बॉयज़ का संदर्भ - अच्छा कंपन / लगभग। ट्रांस।

सिंक्रनाइज़ेशन के विज्ञान में चिमेरों की खोज के साथ, एक नए युग की शुरुआत हुई है, संभवतः, विदेशी रूपों के असंख्य जो सिंक्रनाइज़ेशन ले सकते हैं। अब सिद्धांतकार विभिन्न सिंक्रनाइज़ेशन योजनाओं की उपस्थिति के लिए नियमों और कारणों को तैयार करने के लिए काम कर रहे हैं। कई वास्तविक दुनिया की स्थितियों में सिंक्रनाइज़ेशन की भविष्यवाणी और नियंत्रण करने का तरीका समझने के उनके साहसिक सपने हैं।

मोट्टर और उनकी टीम पावर ग्रिड के सिंक्रनाइजेशन को स्थिर करने के लिए नियमों की तलाश कर रही है, ताकि बिजली सिस्टम में वाष्पशील बिजली की आपूर्ति, जैसे कि सोलर पैनल और विंडमिल का एकीकरण अधिक स्थिर हो। अन्य शोधकर्ता एक राज्य से दूसरे राज्य में सिस्टम को स्थानांतरित करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जो कार्डियक अतालता को ठीक करने के लिए उपयोगी हो सकता है। एन्क्रिप्शन में सिंक्रनाइज़ेशन के नए रूप काम आ सकते हैं। वैज्ञानिकों का तर्क है कि मस्तिष्क और यहां तक ​​कि चेतना के काम को संभवतः समकालिकता और अतुल्यकालिक के जटिल और नाजुक संतुलन के रूप में दर्शाया जा सकता है।

डेविस के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में कंप्यूटर विज्ञान और इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, राइसा डिसासा ने कहा, "सिंक्रोनाइज़ेशन का विषय बहुत बड़ी बात है।" "हम इन विदेशी और जटिल पैटर्न का अध्ययन करने के लिए नए उपकरण बना रहे हैं जो केवल सिंक्रनाइज़ और यादृच्छिक वर्गों में विभाजित होने से परे जाते हैं।"

सिंक्रनाइज़ेशन के कई नए पैटर्न विशेष कनेक्शन वाले दोलक के नेटवर्क में उत्पन्न होते हैं, और न केवल जोड़े में जुड़े होते हैं, जैसा कि मूल कुरमोटो मॉडल में माना गया था। नेटवर्क कई वास्तविक प्रणालियों के बेहतर मॉडल बनते हैं, जैसे कि मस्तिष्क और इंटरनेट।

2014 से एक उपयोगी काम में, यूएस नेवी रिसर्च लैबोरेटरी के लुइस पेकोरा और उनके सह-लेखकों ने नेटवर्क के भीतर सिंक्रनाइज़ेशन का एक मॉडल रखा। पिछले काम के आधार पर, उन्होंने दिखाया कि नेटवर्क को सिंक्रनाइज़ ऑसिलेटर्स के "क्लस्टर" में विभाजित किया गया है। क्लस्टर सिंक्रोनाइज़ेशन का एक विशेष मामला "रिमोट सिंक्रोनाइज़ेशन" है, जिसमें ऑसिलेटर जो एक दूसरे से सीधे जुड़े हुए नहीं हैं, वैसे भी एक क्लस्टर बनाते हैं, जबकि उनके बीच स्थित ऑसिलेटर अलग-अलग व्यवहार करते हैं, आमतौर पर दूसरे क्लस्टर के साथ सिंक्रोनाइज़ करते हैं।

2017 में, मोट्टर समूह ने पाया कि थरथरानवाला को दूरस्थ रूप से सिंक्रनाइज़ किया जा सकता है, भले ही उनके बीच दोलक असमान रूप से व्यवहार करें। इस विकल्प ने कहा, "काइमेरिक राज्यों के साथ दूरस्थ तुल्यकालन को पार करता है," उन्होंने कहा। उन्होंने और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया कि यह स्थिति न्यूरॉन्स द्वारा सूचना प्रसंस्करण से संबंधित हो सकती है, क्योंकि सिंक्रनाइज़ेशन ट्रिगरिंग कभी-कभी मस्तिष्क में बड़े क्षेत्रों में फैलती है। साथ ही, यह स्थिति संचार और एन्क्रिप्शन के नए रूपों के निर्माण का कारण बन सकती है।

और अव्यवस्थित सिंक्रनाइज़ेशन भी है, जिसमें दोलक अलग-अलग होने के नाते, अभी भी सिंक्रनाइज़ किए जाते हैं और एक साथ विकसित होते हैं।

जबकि सिद्धांतकार इन विदेशी राज्यों में अंतर्निहित गणित का अध्ययन कर रहे हैं, प्रयोगकर्ता अपने अध्ययन के लिए नए, बेहतर प्लेटफ़ॉर्म विकसित कर रहे हैं। "हर कोई अपने सिस्टम को पसंद करता है," कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के मैथ्यू मैथेनी ने कहा। पिछले महीने विज्ञान पत्रिका में एक काम में, मैथेनी, डिसस, माइकल रॉक्स और उनके सह-लेखकों में से 12 ने "नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल ऑसिलेटर्स" या एनईएम के नेटवर्क में नए तुल्यकालिक राज्यों के पूरे चिड़ियाघर के बारे में बात की थी - अनिवार्य रूप से लघु इलेक्ट्रिक ईयरड्रम्स। शोधकर्ताओं ने आठ एनईएम की एक अंगूठी का अध्ययन किया, जिनमें से प्रत्येक के कंपन ने अंगूठी में अपने निकटतम पड़ोसियों को विद्युत आवेग भेजे। मैथेनी ने कहा, "आठ ऑसिलेटर्स की इस प्रणाली की सादगी के बावजूद," हम कई पागल चीजों की खोज करने लगे।

शोधकर्ताओं ने 16 तुल्यकालिक राज्यों का दस्तावेजीकरण किया है कि सिस्टम ने विभिन्न प्रारंभिक स्थितियों में प्रवेश किया है, हालांकि उनमें और शासक राज्यों की एक बड़ी संख्या हो सकती है। कई मामलों में, NEMs अपने निकटतम पड़ोसियों से अलग हो जाते हैं और दूरस्थ रूप से सिंक्रनाइज़ होते हैं, जो कि रिंग में कहीं और स्थित छोटे झिल्लियों के साथ चरण में कंपन करते हैं। उदाहरण के लिए, एक मामले में, दो निकटतम पड़ोसियों ने एक साथ दोलन किए, लेकिन अगली जोड़ी एक अलग चरण में थी; तीसरी जोड़ी पहले के साथ, और दूसरी के साथ चौथी। उन्होंने चिमेरिकस के समान स्थितियों की भी खोज की (हालांकि यह साबित करना मुश्किल है कि इस तरह की एक छोटी प्रणाली एक सच्ची चिमेरा है)।






आठ युग्मित ऑसिलेटर की एक अंगूठी के साथ प्रयोगों में, कई तुल्यकालन अनुक्रम पाए गए। ऊपर से "canted" स्थिति में, प्रत्येक थरथरानवाला के चरण एक निश्चित मूल्य द्वारा पड़ोसियों से भिन्न होते हैं। बीच में एक "भटकती लहर" है, और केवल विपरीत तीर चरण में रहते हैं। नीचे "शोर रिचार्ज के साथ चिमनी" की स्थिति है। तीर के दो सेट हमेशा सिंक्रनाइज़ होते हैं, और उनके बीच के तीर बेतरतीब ढंग से अपने पड़ोसियों के साथ सिंक्रनाइज़ेशन में लगते हैं और इसे बाहर निकलते हैं।

एनईएम सरल कूर्मोटो ऑसिलेटर्स की तुलना में अधिक जटिल है, क्योंकि उनके दोलनों की आवृत्ति उनके आयाम (मोटे तौर पर बोल, मात्रा) को प्रभावित करती है। एनईएम की यह आंतरिक स्वतंत्र गैर-रैखिकता उनके बीच जटिल गणितीय संबंधों की उपस्थिति का कारण बनती है। उदाहरण के लिए, एक का चरण पड़ोसी के आयाम को प्रभावित कर सकता है, जो बदले में अगले पड़ोसी के चरण को प्रभावित करता है। Stemac ने कहा कि NEM रिंग "अन्य अज्ञात चीजों के लिए मध्यस्थ" के रूप में कार्य करता है। जब आप दूसरे चर को चालू करते हैं, उदाहरण के लिए, आयाम भिन्न होता है, "घटना का एक नया चिड़ियाघर उत्पन्न होता है।"

कैल्ट में भौतिकी के एक प्रोफेसर, लागू भौतिकी और बायोइन्जिनियरिंग, रॉक्स, बड़े नेटवर्क के व्यवहार में अधिक रुचि रखते हैं, जैसे कि मस्तिष्क, एनईएम रिंग के गुणों से स्टेम, "मस्तिष्क जटिलता की तुलना में ये सभी बहुत ही बुनियादी चीजें हैं," उन्होंने कहा। "अगर हम पहले से ही जटिलता के विस्फोट देख रहे हैं, तो यह मान लेना काफी उचित है कि 200 बिलियन नोड्स और 2,000 ट्रिलियन कनेक्शन के नेटवर्क को चेतना का समर्थन करने में कठिनाइयाँ होंगी।"

टूटी हुई समरूपता

सिंक्रनाइज़ेशन पर समझ और नियंत्रण की तलाश में, वैज्ञानिक विभिन्न प्रकार के सिंक्रोनाइज़ेशन की उपस्थिति को नियंत्रित करने वाले गणितीय नियमों को स्थापित करने की कोशिश कर रहे हैं। यह समस्या अभी तक हल नहीं हुई है, लेकिन यह पहले से ही स्पष्ट है कि सिंक्रनाइज़ेशन समरूपता का प्रत्यक्ष प्रकटन है, साथ ही साथ इसका उल्लंघन भी है।

तुल्यकालन और समरूपता के बीच संबंध पहली बार पिकोरा और उनके सहयोगियों द्वारा क्लस्टर सिंक्रनाइज़ेशन पर 2014 के काम में स्थापित किया गया था। वैज्ञानिकों ने विभिन्न समकालिक समूहों को जोड़ा है जो नेटवर्क समरूपता वाले दोलक के नेटवर्क में हो सकते हैं। इस संदर्भ में, समरूपता का अर्थ है नेटवर्क बदलने के बिना स्थानों के साथ थरथरानवाला को बदलने की संभावना, जैसे कि एक वर्ग को 90 डिग्री घुमाया जा सकता है या क्षैतिज, लंबवत या तिरछे रूप में इसकी उपस्थिति को बदले बिना परिलक्षित किया जा सकता है।

डायसुसा, मैथेनी और उनके सहयोगियों ने अपने नवीनतम एनईएम अध्ययनों में समान शक्तिशाली औपचारिकता लागू की। मोटे तौर पर, आठ NEM की एक अंगूठी में अष्टकोना समरूपता होती है। लेकिन आठ छोटे झिल्ली के कंपन और प्रणाली के विकास के साथ, इनमें से कुछ समरूपता अनायास टूट जाती है; NEM को समरूपता समूह D8 में उपसमूहों के समतुल्य समकालिक समूहों में विभाजित किया गया है, जो अष्टकोण को छोड़ते हुए, अष्टकोण के घूर्णन और परावर्तन की सभी विधियों को परिभाषित करता है। उदाहरण के लिए, जब NEM अपने निकटतम पड़ोसी के साथ सिंक्रनाइज़ होते हैं, तो चेकरबोर्ड पैटर्न में रिंग के साथ दोलनों के पैटर्न का प्रसार, D8 एक सबग्रुप D4 में कम हो जाता है। इसका मतलब है कि NEM नेटवर्क को दो स्थितियों से घुमाया जा सकता है या पैटर्न को बदले बिना दो अक्षों के सापेक्ष फ़्लिप किया जा सकता है।

यहां तक ​​कि चिमेरों को समरूपता के समूहों और उपसमूहों की भाषा में व्यक्त किया जा सकता है। नेक्स रिसर्च रिसर्च लेबोरेटरी के एक प्रयोगकर्ता जो हार्ट ने कहा, "समन्वित हिस्सा एक बड़ा सिंक्रनाइज़ क्लस्टर है, और डीसिन्क्रोनाइज्ड हिस्सा व्यक्तिगत समूहों का एक समूह है।"

समरूपता समरूपता से उत्पन्न होती है, और फिर भी वैज्ञानिकों ने यह भी पाया कि असममितता सिंक्रनाइज़ राज्यों को स्थिर करने में मदद करती है। "यह थोड़ा विरोधाभासी है," हार्ट ने स्वीकार किया।फरवरी में, मोटेर, हार्ट, मैरीलैंड विश्वविद्यालय के राज रॉय और नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय के युआनज़ो झांग ने जर्नल फ़िज़िकल रिव्यू लेटर्स में रिपोर्ट की कि वास्तव में एक क्लस्टर में एसिमेट्रीज़ शुरू करने से इसका सिंक्रोनाइज़ेशन बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, दो-तरफा के बजाय दो ऑसिलेटर्स के एक-तरफ़ा संचार का संगठन न केवल क्लस्टर के सिंक्रनाइज़ेशन का उल्लंघन करता है, बल्कि इसे बाकी नेटवर्क से शोर और गड़बड़ी के लिए अधिक प्रतिरोधी बनाता है।

विषमता से संबंधित इन खोजों की पुष्टि कृत्रिम ऊर्जा नेटवर्क के प्रयोगों से होती है। पिछले महीने बोस्टन में अमेरिकी भौतिक समुदाय की एक बैठक में, मोट्टर ने अप्रकाशित परिणाम पेश करते हुए कहा कि "जनरेटर के लिए एक आवृत्ति के साथ दोलन करना आसान होता है यदि उनके मापदंडों को विशेष रूप से अलग तरीके से अलग तरीके से कॉन्फ़िगर किया जाता है," उन्होंने कहा। उनका मानना ​​है कि प्रकृति की विषमता की प्रवृत्ति विभिन्न ऊर्जा स्रोतों के स्थिर तुल्यकालन के कार्य को सुविधाजनक बनाएगी।

"समकालिकता और अतुल्यकालिक संयोजन का सही संयोजन बनाकर, आप विभिन्न समस्याओं को हल कर सकते हैं," ईमेल में कुरमोटो ने कहा। - संदेह के बिना, जैविक विकास की प्रक्रियाएं इस अत्यंत उपयोगी तंत्र के लिए जिम्मेदार हैं। मुझे लगता है कि मानव-निर्मित प्रणालियाँ भी अधिक लचीली हो जाएंगी यदि आप उनमें समान तंत्र के लिए समर्थन का परिचय देंगे। "