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Explosive synchronization enhances selectivity： Example of the cochlea

Frontiers of physics 2017年第5期12卷 241-249页

作者： Chao-Qing Wang alain pumir Nicolas B. Garnier Zong-Hua Liu Department of Physics East China Normal University Shanghai 200241 China Laboratoire de Physique de I'ENS de Lyon CNRS UMR 5672 46 Allde d'Italie F-69364 Lyon France

Acoustical signal transduction in the cochlea is an active process that involves nonlinear amplification and spontaneous otoacoustic emissions. Signal transduction involves individual subunits composed of globally coupled hair cells, which can be modeled as oscillators close to a Hopf bifurcation. The coupling may induce a transition toward synchronization, which in turn leads to a strong nonlinear response. In the model studied here, the synchronization transition of the subunit is discontinuous （explosive） in the absence of an external stimulus. We show that, in the presence of an external stimulus and for a coupling strength slightly lower than the critical value leading to explosive synchronization, the response of the subunit has better frequency selectivity and a larger signal-to-noise ratio. From physiological observations that subunits are themselves coupled together, we further propose a model of the complete cochlea, accounting for the ensemble of frequencies that the organ is able to detect.

关键词： cochlea frequency selectivity periodical forcing explosive synchronization

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Nonlinear wave mechanisms of very fast chemical and phase transformations in solids. applications to cosmic chemistry processes near to 0 k, to explosive-like decays of metastable solid phases and to catastrophic geotectonic phenomena

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Natural Science 2010年第12期2卷 1356-1359页

作者： Viktor Barelko Dmitryi Kiryukhin Igor Barkalov Galina Kichigina alain pumir 不详

In the Universe, chemical reactions occur at very low temperature, very close to 0K. According to the standard Arrhenius mechanism, these reactions should occur with vanishingly small efficiency. However, cold planets of the solar system, such as Pluto, are covered by a crust composed of ammonia and methane, produced on earth only at very high temperature and pressure, in the presence of catalysts. This observation is incompatible with the predictions of Arrhenius kinetics. Here, we propose a general mechanism to explain the abundance of chemical reactions at very low temperature in the Universe. We postulate that the feedback between mechanical stress and chemical reaction provides, through fracture propagation, the energy necessary to overcome the activation barrier in the absence of thermal fluctuations. The notion described in this work can also be applied to other fields such as explosive-like solid phase transformations and catastrophical geotectonics phenomena (earthquakes).

关键词： Nonlinear Waves Coupling between Chemistry and Mechanics Combustion at Very Low Temperature Geochemistry Cosmochemistry Geotectonics

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均匀可压缩湍流中速度梯度的低阶矩及其不变量关系

均匀可压缩湍流中速度梯度的低阶矩及其不变量关系

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：杨平凡方剑方乐 alain pumir 徐海涛中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京航空航天大学中法工程师学院 Laboratoire de Physique Ecole Normale Superieurede 清华大学航天航空学院

我们将不可压缩均匀湍流速度梯度的二阶和三阶不变量关系(Betchov R.,*** Mech.1,497 (1956))推广到了可压缩均匀湍流。我们利用直接数值模拟数据验证了推广的不变量关系,并发现即使对于非均匀的可压缩混合层,这些不变量关系也是近似成... 详细信息

我们将不可压缩均匀湍流速度梯度的二阶和三阶不变量关系(Betchov R.,*** Mech.1,497 (1956))推广到了可压缩均匀湍流。我们利用直接数值模拟数据验证了推广的不变量关系,并发现即使对于非均匀的可压缩混合层,这些不变量关系也是近似成立的。我们还讨论了在小尺度近似各向同性的可压缩流动中,利用这些不变量关系和速度梯度矩的一部分分量,来决定速度梯度二阶和三阶矩所有分量的方法。这类方法有助于我们由实验数据,比如stereo-PIV等测量数据重构速度梯度低阶矩完整的信息。

关键词：可压缩湍流均匀湍流速度梯度不变量关系

来源： cnki会议评论

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