Partial Synchronization on Complex Networks

Network topology plays an important role in governing the collective dynamics. Partial synchronization (PaS) on regular networks with a few non-local links is explored. Different PaS patterns out of the symmetry breaking are observed for different ways of non-local couplings. The criterion for the emergence of PaS is studied. The emergence of PaS is related to the loss of degeneration in Lyapunov exponent spectrum. Theoretical and numerical analysis indicate that non-local coupling may drastically change the dynamical feature of the network, emphasizing the important topological dependence of collective dynamics on complex networks.Comment: 4 pages, 4 figure

An adaptive neuro fuzzy inference system to model the uniaxial compressive strength of cemented hydraulic backfill

Purpose. The purpose of this paper is to develop the models for predicting the uniaxial compressive strength (UCS) of cemented hydraulic backfill (CHB), a widely used technique for filling underground voids created by mining operations as it provides the high strength required for safe and economical working environment and allows the use of waste rock from mining operations as well as tailings from mineral processing plants as ingredients. Methods. In this study, different modelling techniques such as conventional linear, nonlinear multiple regression and one of the evolving soft computing methods, adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS), were used for the prediction of UCS, the main criterion used to design backfill recipe. Findings. Statistical performance indices used to evaluate the efficiency of the developed models indicated that the ANFIS model can effectively be implemented for designing CHB with desired UCS. As proved by the performance indicators ANFIS model gives more compatible results with the expert opinion and current literature than conventional modelling techniques. Originality. In order to construct the models a very large database, containing more than 1600 UCS test results, was used. In addition to widely used conventional regression based modelling techniques, one of the evolving soft computing methods, ANFIS was employed. Numerical examples showing the implementation of constructed models were provided. Practical implementation. As proved by the statistical performance indicators, the developed models can be used for a reliable prediction of the UCS of CHB. However, more accurate results can be achieved by expanding the database and by constructing improved models using the algorithm presented in this paper.Мета. Побудова моделей для прогнозування межі міцності при одноосьовому стисканні цементної гідравлічної закладки для заповнення вироблених просторів шахт. Методика. Для досягнення поставленої мети були використані різні методи моделювання: лінійна та нелінійна множинна регресія, а також порівняно недавно став популярним метод програмування – адаптивне нейронечітке логічне виведення (ANFIS). За їх допомогою було спрогнозовано зміну міцності на одноосьове стискання, що є ключовим показником для визначення складу закладної суміші. Для побудови моделей використана значна база даних, яка включає результати більш ніж 1600 випробувань на одноосьове стискання. Лабораторними дослідженнями також визначалися властивості закладних матеріалів і суміші. Результати. Модель ANFIS дала найкращу продуктивність з урахуванням статистичних показників ефективності, таких як середня абсолютна процентна похибка і змінний обліковий запис. Статистичні показники продуктивності, які використовуються для оцінки ефективності розроблених моделей, свідчать, що моделювання за допомогою ANFIS дозволяє отримати результати, які більше відповідають експертній оцінці та даним з сучасної літератури, ніж інформація, отримана за допомогою традиційного моделювання. Встановлено, що на відміну від регресивного моделювання, ANFIS не вимагає заздалегідь визначених математичних рівнянь для взаємозв’язку між вхідними та вихідними змінними і використовує наданий набір даних для ефективного визначення структури моделі. Наукова новизна. Вперше для прогнозування міцності при одноосьовому стисканні були використані не лише традиційні способи моделювання, засновані на регресії, а й інноваційний метод програмування – адаптивне нейронечітке логічне виведення ANFIS. У статті наведені чисельні приклади впровадження нових побудованих моделей. Практична значимість. Статистичні індикатори продуктивності показали, що розроблені моделі можуть бути використані для надійного прогнозування міцності при одноосьовому стисканні й оптимальної рецептури закладної суміші. Однак, щоб отримати більш точні результати, необхідно мати більш широку базу даних і створити більш досконалі моделі на основі алгоритму, запропонованому в даній статті.Цель. Построение моделей для прогнозирования предела прочности при одноосном сжатии цементной гидравлической закладки для заполнения выработанных пространств шахт. Методика. Для достижения поставленной цели были использованы различные методы моделирования: линейная и нелинейная множественная регрессия, а также сравнительно недавно ставший популярным метод программирования – адаптивный нейронечеткий логический вывод (ANFIS). С их помощью было спрогнозировано изменение прочности на одноосное сжатие, что является ключевым показателем для определения состава закладочной смеси. Для построения моделей использована обширная база данных, которая включает результаты более чем 1600 испытаний на одноосное сжатие. Лабораторными исследованиями также определялись свойства закладочных материалов и смеси. Результаты. Модель ANFIS дала наилучшую производительность с учетом статистических показателей эффективности, таких как средняя абсолютная процентная погрешность и переменная учетная запись. Статистические показатели производительности, используемые для оценки эффективности разработанных моделей, свидетельствуют, что моделирование с помощью ANFIS позволяет получить результаты, которые более соответствуют экспертной оценке и данным из современной литературы, чем информация, полученная при помощи традиционного моделирования. Установлено, что в отличие от регрессионного моделирования, ANFIS не требует заранее определенных математических уравнений для взаимосвязи между входными и выходными переменными и использует предоставленный набор данных для эффективного определения структуры модели. Научная новизна. Впервые для прогнозирования прочности при одноосном сжатии были использованы не только традиционные способы моделирования, основанные на регрессии, но и инновационный метод программирования – адаптивный нейронечеткий логический вывод ANFIS. В статье приведены численные примеры внедрения новых построенных моделей. Практическая значимость. Статистические индикаторы производительности показали, что разработанные модели могут быть использованы для надежного прогнозирования прочности при одноосном сжатии и оптимальной рецептуры закладочной смеси. Однако, чтобы получить более точные результаты, необходимо иметь более широкую базу данных и создать более совершенные модели на основе алгоритма, предложенного в данной статье.The authors thank the staff and the managers of Jinfeng underground gold mine for their helps and cooperation during field and laboratory studies. The company is also acknowledged for the permission to use and publish the data

Advances in the Design and Implementation of a Multi-Tier Architecture in the GIPSY Environment

We present advances in the software engineering design and implementation of the multi-tier run-time system for the General Intensional Programming System (GIPSY) by further unifying the distributed technologies used to implement the Demand Migration Framework (DMF) in order to streamline distributed execution of hybrid intensional-imperative programs using Java.Comment: 11 pages, 3 figure

Effects of the third-order dispersion on continuous waves in complex potentials

A class of constant-amplitude (CA) solutions of the nonlinear Schrodinger equation with the third-order spatial dispersion (TOD) and complex potentials are considered. The system can be implemented in specially designed planar nonlinear optical waveguides carrying a distribution of local gain and loss elements, in a combination with a photonic-crystal structure. The complex potential is built as a solution of the inverse problem, which predicts the potential supporting a required phase-gradient structure of the CA state. It is shown that the diffraction of truncated CA states with a correct phase structure can be strongly suppressed. The main subject of the analysis is the modulational instability (MI) of the CA states. The results show that the TOD term tends to attenuate the MI. In particular, simulations demonstrate a phenomenon of weak stability, which occurs when the linear-stability analysis predicts small values of the MI growth rate. The stability of the zero state, which is a nontrivial issue in the framework of the present model, is studied tooComment: 8 pages, 8 figures, Eur. Phys. J. D, in pres

Atomistic Simulations of Flash Memory Materials Based on Chalcogenide Glasses

In this chapter, by using ab-initio molecular dynamics, we introduce the latest simulation results on two materials for flash memory devices: Ge2Sb2Te5 and Ge-Se-Cu-Ag. This chapter is a review of our previous work including some of our published figures and text in Cai et al. (2010) and Prasai & Drabold (2011) and also includes several new results.Comment: 24 pages, 20 figures. This is a chapter submitted for the book under the working title "Flash Memory" (to be published by Intech ISBN 978-953-307-272-2

One way to Characterize the compact structures of lattice protein model

On the study of protein folding, our understanding about the protein structures is limited. In this paper we find one way to characterize the compact structures of lattice protein model. A quantity called Partnum is given to each compact structure. The Partnum is compared with the concept Designability of protein structures emerged recently. It is shown that the highly designable structures have, on average, an atypical number of local degree of freedom. The statistical property of Partnum and its dependence on sequence length is also studied.Comment: 10 pages, 5 figure

Topological Zero-Thickness Cosmic Strings

In this paper, based on the gauge potential decomposition and the $\phi-$mapping theories, we study the topological structures and properties of the cosmic strings that arise in the Abelian-Higgs gauge theory in the zero-thickness limit. After a detailed discussion, we conclude that the topological tensor current introduced in our model is a better and more basic starting point than the generally used Nambu-Goto effective action for studying cosmic strings.Comment: 10 pages, no figure

Simulation of continuous variable quantum games without entanglement

A simulation scheme of quantum version of Cournot's Duopoly is proposed, in which there is a new Nash equilibrium that may be also Pareto optimal without any entanglement involved. The unique property of this simulation scheme is decoherence-free against the symmetric photon loss. Furthermore, we analyze the effects of the asymmetric information on this simulation scheme and investigate the case of asymmetric game caused by asymmetric photon loss. A second-order phase transition-like behavior of the average profits of the firm 1 and firm 2 in Nash equilibrium can be observed with the change of the degree of asymmetry of the information or the degree of "virtual cooperation". It is also found that asymmetric photon loss in this simulation scheme plays a similar role with the asymmetric entangled states in the quantum game. PACS numbers: 02.50.Le, 03.67.-aComment: 7 pages, 4 figures, RevTex, some contents have been revise