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Dynamik und Statistische Physik Donnerstag DY 46.11 Do 16:00 Poster D Magnification control of concave/convex learning in selforganizing neural maps and neural gas — Thomas Villmann 1 and •Jens Christian Claussen 2 — 1 Cl. for Psychotherapy, University Leipzig — 2 Theoretical Physics, University Kiel The self-organizing neural maps (SOM) by Kohonen and the neural gas (NG) by Martinetz are paradigms of neural winner-take all feedforward computation and are widely applied for vector quantization tasks. A data representation maximizing mutual information corresponds to an magnification exponent of 1, which is not reached by SOM and (finitedimensional) NG. Recently we presented magnification approaches for NG by an additive winner-relaxing term [1] (extending an approach for SOM [2, 3, 4]) as an alternative to localized learning [4]. In this work [5] an alternative learning rule, the concave/convex learning [6], is investigated with respect to its magnification behaviour. We present an analytical derivation of the magnification exponent for SOM (in 1D) and for NG in arbitrary dimensions from a continuum theory. The results are validated by numerical calculation of the entropy for a standardized test system. We observe a dependence on the learning exponent in agreement with the theoretical predictions. [1] J.C.C. and T.V., Proc. ESANN 2003; J.C.C. and T.V. (subm.) [2] J.C.C. cond-mat/0208414; [3] J.C.C. Complexity 8(4), 15 (2003). [4] J.C.C., Math.Mod.Comp.Biol.Med. p.17, ed.V.Capasso, Bologna, 2003. [5] M. Hermann, T.V., Proc. ICANN 1997. [6] T.V. and J.C.C., Proc. WSOM 2003; T.V. and J.C.C. (subm.) [7] Y.Zheng, J.F.Greenleaf, IEEE Trans. Neur. Netw. 7, 87 (1996). DY 46.12 Do 16:00 Poster D The Dynamics of Learning Vector Quantization — •Michael Biehl 1,2 , Ansgar Freking 2 , and Georg Reents 2 — 1 Institute for Mathematics and Computing Science, University of Groningen, P.O. Box 800, NL-9700 AV Groningen — 2 Institut fuer Theoretische Physik und Astrophysik, Universitaet Wuerzburg, Am Hubland, D-97074 Wuerzburg Learning Vector Quantization (LVQ) is a widely used method for the implementation of classification schemes, in particular in the context of structured (”clustered”) data. Here, we analyse LVQ by means of the statistical physics theory of on-line learning in high-dimensional weight space. We show how variations of LVQ can be interpreted as interpolating between ”unsupervised clustering” (without a teacher) and the supervised learning of a rule. The focus is on the phenomen of symmetry breaking phenomena and the role of initial conditions for the learning process. DY 46.13 Do 16:00 Poster D Parameters estimation of hidden diffusion processes — •Abdelhadi Benabdallah and Günter Radons — TU Chemnitz, Institut für Physik , D-09107 Chemnitz, Germany Diffusion processes, continuous in time and space, often cannot be observed directly but only via functions reflecting the measurement process. Within this work we investigate the parameter estimation problem for hidden diffusion processes in a periodic potential. We propose a discrete model as an approximation of continuous partially observed diffusion Processes. Using the EM (Expectation-Maximisation) algorithm we estimate the drift and the diffusion parameters which characterise the diffusing state variable via an approximation by a discrete random walk.A comparison with the particle filter are made. Numerical results confirm our analytical estimation. DY 46.14 Do 16:00 Poster D Duality Transformation for Quantum Ratchets — •Joël Peguiron 1,2 and Milena Grifoni 2 — 1 Departement of Nanoscience, Delft University of Technology, 2628 CJ Delft, The Netherlands — 2 Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg, 93040 Regensburg We investigate a duality transformation between weak-binding models and tight-binding models for quantum ratchet systems. Ratchets are periodic structures with broken spatial symmetry yielding the possibility of a directed current in presence of noise and unbiased external forces. The duality transformation would allow to relate results that we obtained on few-bands quantum ratchets in the incoherent tunneling regime [1] with existing results on weakly corrugated ratchets [2]. It would also make possible to extend the parameter range of applicability of these results and especially check their classical limit. We are also interested to see how the symmetry conditions under which the ratchet current vanishes in both models map onto each other. [1] M. Grifoni et al., PRL 89, 146801 (2002) [2] S. Scheidl and V. M. Vinokur, PRB 65, 195305 (2002) DY 46.15 Do 16:00 Poster D Velocity fluctuations in ratchets — •Lukasz Machura 1,2 and Peter Hänggi 1 — 1 Theoretishe Physik I, Institut für Physik, Universität Augsburg, Germany — 2 Department of Theoretical Physics, Institute of Physics, University of Silesia, Poland The quantity of foremost interest in the context of transport in periodic systems, like Brownian ratchets, is the mean velocity of the particle. However, the quality of the transport depends also on some other characteristics like effective diffusion or shape of the potential. In this work we use simulations to investigate the velocity correlation function in the inertia Brownian ratchet. The connection between its behavior and the optimal transport conditions is presented. DY 46.16 Do 16:00 Poster D Dynamics and interaction of dissipative solitons — •Hendrik U. Bödeker 1 , Andreas W. Liehr 1 , Till D. Frank 2 , Rudolf Friedrich 2 , Ulf-Hendrik Hansen 1 , and Hans-Georg Purwins 1 — 1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Angewandte Physik, Corrensstr. 2/4, 48149 Münster — 2 Westfälische Wilhelms- Universität Münster, Institut für Theoretische Physik, Wilhelm-Klemm- Str. 9, 48149 Münster We present new results concerning the investigation of the dynamics and the interaction of dissipative solitons occurring as current filaments in a planar DC gas-discharge system with high-ohmic barrier. The dissipative solitons exhibit interesting particle-like properties like generation and annihilation, scattering, and formation of molecules. Processes in which the number of solitons stays preserved can be understood by analyzing the dynamics using means of stochastic data analysis. In this way, both intrinsically standing and propagating solitons can be found, corresponding to Brownian and active Brownian particles [1]. In addition, a distance-dependant interaction law between mutually interacting dissipative solitons can be determined, quantitatively explaining the experimentally observed interaction phenomena. Generation and annihilation processes taking place on a short time scale can be observed using fast cameras, revealing different basic scenarios. [1] H. U. Bödeker, M. C. Röttger, A. W. Liehr, T. D. Frank, R. Friedrich and H.-G. Purwins, Noise-covered drift bifurcation of dissipative solitons in a planar gas-discharge system, PRE 67 (2003) 056220. DY 46.17 Do 16:00 Poster D Characterisation of atrial fibrillation by analysis of ECG records — •Th. Hennig 1 , A. Heinen 2 , St. Heinrichs 2 , D. Jäger 3 , and Ph. Maass 1 — 1 Institut für Physik, Technische Universität Ilmenau, Germany — 2 Fachbereich Physik, Universität Konstanz, Germany — 3 Medizinische Klinik II – Kardiologie, Städtisches Krankenhaus Friedrichshafen, 88048 Friedrichshafen We investigate the heartbeat of patients with atrial fibrillation (AF), which is a cardiac arrhythmia where the normal pacemaking by the sinus node is dysfunctional. The analysis of AF mechanisms and characteristics is an important task, since it allows one to decide for the right diagnosis and to improve possible therapies. Because standard ECG records taken in hospitals are influenced by many different processes, it is difficult to extract information from the ECG, which is particularly sensitive to AF. We present novel methods to tackle this problem by employing time series analysis and modeling, where AF is described by a stationary process of irregular electrical excitations and the ventricular excitations result from certain properties of the AV node. Our techniques allow us to identify physiological parameters that otherwise can only be determined invasively. DY 46.18 Do 16:00 Poster D Stochastic resonance in colloidal systems — •Dusan Babic 1,2 , Carmen Schmitt 1 , Igor Poberaj 2 , and Clemens Bechinger 1 — 1 2. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70550 Stuttgart — 2 Faculty of mathematics and physics, University of Ljubljana, Jadranska 19, 1000 Ljubljana, Slovenia The concept of stochastic resonance (SR) has been used to describe very different effects such as the periodic occurence of the ice ages, the feeding behavior of paddlefish or human balance control and visual perception. The essential feature of SR is that in nonlinear systems noise can improve the detection of weak periodic signals. Although characteristic features of SR have been observed in several experiments, there are only few examples where the effect is studied on
Dynamik und Statistische Physik Donnerstag a microscopic level. Colloids - mesoscopic particles which are coupled to a thermal bath and therefore undergo Brownian motion - are a system with intrinsic noise where the time and length scales are conveniently accessible with experiments. As such they provide an excellent model system for fundamental experiments of SR. We investigate the dynamics of a colloidal particle in a double-well potential, the latter being created by optical tweezers. For asymmetric modulation of the potential (corresponding to a tilt) we observe the typical signatures of SR in the residence time distribution and in the power spectrum. In contrast, if we only modulate the height of the potential barrier we do not observe any synchronization between the modulation and the particle dynamics. DY 46.19 Do 16:00 Poster D Exact Analytical Solutions and Unpredictability of the Lorenz System — •Oliver Strebel — Handjerystr. 31, 12159 Berlin For the Lorenz equations [1] exact analytical solutions are given. Special care was taken to construct graphs of solution curves by evaluating the analytical formula up to the accuracy of the floating point arithmetic of numbers in the used computer system. In addition to an analytical check the solution and its time derivative are evaluated on a computer and the difference between the left and right hand side of the Lorenz equations is calculated. This results in a tiny difference of several hundreds times the floating point precision constant stemming from different rounding errors during the evaluations of the formulas for the solution and its time derivative. For the chaotic case of the Lorenz system it is demonstrated that for a given accuracy of the initial conditions it becomes undetermined after a few time units whether the system will reside in the left or right half space having a x coordinate less or greater than zero. This indicates fast transition to unpredictability of the system. The dynamics has for large regions of initial conditions a close resemblence to a Smale horseshoe [2], where adjacent initial conditions generate completely different trajectories. [1] C. Sparrow, The Lorenz Equations: Bifurcations, Chaos and Strange Attractors, Springer AMS 41, Berlin (1982). [2] S. Wiggins, Global Bifurcations and Chaos, Springer AMS 73, Berlin (1988). DY 46.20 Do 16:00 Poster D Online-Simulation von Fahrzeugen auf komplexen Straßennetzwerken mit einem Zellularautomatenmodell — •Florian Mazur, Roland Chrobok, Sigurdur F. Hafstein, Andreas Pottmeier und Michael Schreckenberg — Universität Duisburg-Essen, Physik von Transport und Verkehr, Lotharstr. 1, 47048 Duisburg Das Konzept der Online-Simulation ist eine Abbildung des realen Verkehrs im Computer. Dabei wird jedes Fahrzeug mit Hilfe von gemessenen Verkehrsdaten virtuell nachgebildet. Sehr effektive Modelle mit verhältnismäßig wenig Rechenaufwand sind die so genannten Zellularautomaten- Modelle. Mit diesen Modellen ist es möglich, den Verkehr realistisch zu beschreiben und zu analysieren. Ein Ansatz, der auf dem von Nagel und Schreckenberg 1992 veröffentlichten Verkehrsmodell basiert, ist mittlerweile in der Lage, den kompletten Verkehr in einem komplexen Netzwerk realitätsgetreu zu simulieren. Um den Grad an Realität weiter zu erhöhen, wird der simulierte Verkehr mit Online-Daten abgeglichen, welche durch Induktionsschleifen jede Minute gemessen werden. Damit kann auch auf unvorhersehbare Ereignisse (z.B. Unfälle) reagiert werden. DY 46.21 Do 16:00 Poster D Konzeption und Anwendung des Verkehrsinformationssystems OLSIM — •Florian Mazur, Roland Chrobok, Sigurdur F. Hafstein, Andreas Pottmeier und Michael Schreckenberg — Universität Duisburg-Essen, Physik von Transport und Verkehr, Lotharstr. 1, 47048 Duisburg Seit Dezember 2003 kann man neben dem aktuellen Verkehrszustand und der 30-Minuten-Prognose im Internet unter www.autobahn.nrw.de eine 60-Minuten-Prognose des Autobahnverkehrs in Nordrhein-Westfalen abrufen. Hinter den Farben grün für freien Verkehr bis rot für Stau verbirgt sich eine komplizierte nichtlineare Dynamik. Da die Autobahnen in NRW nur lokal mit Zählschleifen ausgestattet sind, werden die Verkehrsstufen für das komplette Netzwerk in einer Simulation per Computer berechnet. Ebenso wird eine Verkehrsprognose aus einer in mehrfacher Echtzeit laufenden Simulation und Erfahrungswerten aggregiert. Unfälle, Baustellen und Spursperrungen beeinflussen diese Hochrechnungen, wie auch das Verhalten der mittlerweile über 300.000 Nutzer pro Tag, die ihre Reiseplanung (Routenwahl, Reisezeitpunkt) nach den veröffentlichten Prognosen erstellen. Inwieweit sich Staus in NRW zurückgebildet oder nur verlagert haben ist Gegenstand gegenwärtiger Forschungen. DY 46.22 Do 16:00 Poster D Comparison of different coupling schemes for time-delayed feedback control — •Andreas Borck 1 , Wolfram Just 2 , and Günter Radons 1 — 1 Institute of Physics, Chemnitz University of Technology, Chemnitz, Germany — 2 Department of Mathematics, Queen Mary/University of London, London, UK For time-independent target states we investigate the control performance of time-delayed feedback control for different coupling schemes of the control force. Applying linear stability analysis we obtain, in dependence on the coupling scheme and the properties of the target state, the corresponding transcendental characteristic equation. Properties of the eigenvalue spectra are discussed by analytical methods. In this way an optimal control scheme can be designed. DY 46.23 Do 16:00 Poster D Improvement of time-delayed feedback control by oscillating feedback — Andreas Fichtner 1 , Wolfram Just 2 , Günter Radons 1 , •Andreas Fichtner 1 , and Wolfram Just 2 — 1 Institute of Physics, Chemnitz University of Technology, Chemnitz, Germany — 2 Department of Mathematics, Queen Mary/University of London, London, UK By imposing time dependent modulation on the control amplitude the performance of time-delayed feedback control may be enhanced. The relative phase between the control loop and the target state plays the crucial role. We investigate these features by analytical methods in a simple time discrete model. The linear stability analysis clearly shows the dependence of the control properties on the relative phase of the periodic orbit. DY 46.24 Do 16:00 Poster D Erregungswellen in quasi-zweidimensionalen, gekrümmten Reaktions-Diffusions-Systemen — •Niklas Manz 1,2 und Stefan C. Müller 2 — 1 Institut für Experimentelle Physik, Otto-von-Guericke- Universität, D-39106 Magdeburg — 2 Department of Chemistry and Biochemistry, Florida State University, Tallahassee, FL 32306-4390, USA Die chemische Belousov-Zhabotinsky-Reaktion stellt ein ideales System zur Untersuchung der Dynamik von Reaktions-Diffusions Mustern dar, die in den unterschiedlichsten biologischen, chemischen und physikalischen Systemen zu beobachten sind. Obwohl diese propagierenden Strukturen auch in gekrümmten Medien wie der Herzoberfläche oder der Retina vorkommen, befaßten sich die experimentellen Untersuchungen überwiegend mit planaren raumzeitlichen Strukturen. Wir stellen ein Verfahren zur Herstellung quasi-zweidimensionaler, nichtebener Medien vor [1]. Mit Hilfe dieser gleichmäßig bzw. nichtgleichmäßig gekrümmten Systemen werden propagierende Wellen und Spiralen in verschiedenen nichtebenen Systemen untersucht. Die experimentellen Ergebnisse werden im Rahmen der kinematischen Theorie der Ausbreitung von Reaktions-Diffusions-Wellen erörtert. [1] N. Manz and S.C. Müller, Fabrication of quasi-two-dimensional, heterogeneously curved Belousov-Zhabotinsky systems, Rev. Sci. Instrum. 74(12) (2003), in print DY 46.25 Do 16:00 Poster D Lyapunov Instabilities in Lennard-Jones Fluids — •Hongliu Yang and Günter Radons — Institut für Physik, Theoretische Physik I, Technische Universität Chemnitz, D-09107 Chemnitz We present new results on Lyapunov spectra and Lyapunov vectors for Lennard-Jones fluids. The density and temperature dependence of these quantities is discussed in detail. The spatio-temporal behavior of the hydrodynamic Lyapunov modes is obtained by studying its dependence on the Lyapunov exponent, frequency and wave number. In contrast to this wave-like behavior, the Lyapunov vectors for large Lyapunov exponents show localized behavior in phase space, as is seen by evaluating the corresponding participation ratios. DY 46.26 Do 16:00 Poster D Hydrodynamic Lyapunov Modes in Coupled Map Lattices — •Hongliu Yang and Günter Radons — Institut für Physik, Theoretische Physik I, Technische Universität Chemnitz, D-09107 Chemnitz We present numerical results, which indicate that hydrodynamic Lyapunov modes also exist for Coupled Map Lattices. We discuss under which conditions these modes can be observed. The role of conserved
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Arbeitskreis Physik sozio-ökonomis
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Symposium Fat-Tail Distributions -
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Symposium Life Sciences on the Nano
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Symposium Non-Fermi Liquids in Quan
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Symposium Functional Nanoparticles
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Symposium Organic and Hybrid System
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Symposium Physics of Foams Mittwoch
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Symposium Physics of Foams Mittwoch
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Symposium Quantum Shot Noise in Nan
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Symposium X-RAY Magneto-Optics Tage
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Symposium X-RAY Magneto-Optics Dien
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Lehrertage Regensburg Hauptvorträg
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A. D., Mirlin .................HL 1
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Breidenbach, Boris ........ AKB 50.
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Elli, Alexandra .............SYLS 3
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Greer, Lindsay ......... M 9.1, M 1
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Horn-von Hoegen, M. O 13.2, O 14.40
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Korn, Tobias ...............MA 13.6
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Martin, Tobias ............. MA 13.
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Partyka, Ewa ................ M 18.
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Rugeramigabo, Eddy Patrick O 14.38,
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Sihler, J. .................... DS
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Volz, K. .................... HL 44
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Plenarvorträge - DPG-Tagungen

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