Diplomamunka feladat a Fizikus mesterképzési szak hallgatói számára

A hallgató neve: specializációja:
A záróvizsgát szervező tanszék neve: Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék
A témavezető neve: dr. Ódor Géza
- munkahelye: MFA MÛSZAKI FIZIKAI ÉS ANYAGTUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET
- beosztása: tudományos tanácsadó
- email címe: odor.geza@ttk.mta.hu
A konzulens neve: dr. Varga Imre
- tanszéke: Fizikai Intézet, Elméleti Fizika Tanszék
- beosztása: egyetemi docens
- email címe: varga@phy.bme.hu
A kidolgozandó feladat címe: A szinkronizációs fázisátalakulás vizsgálata hálózati modellekben
A téma rövid leírása, a megoldandó legfontosabb feladatok felsorolása:

Villamos hálózatokban a zavarérzékenység igen fontos tényező és a fokozódó lokális energia termelő csomópontok miatt egyre inkább sztochasztikus folyamatokkal jellemezhető. Korábban Észak-Amerika elektromos áramkimaradásainak idősorait elemezve kimutatták, hogy ezek széles eloszlásúak, melyből (önszerveződő) kritikusságra következtettek. A váltakozó áramú elektromos hálózatokat az ún. Kuramoto modellel szokták modellezni, melyben a csomópontokon értelmezett csatolt oszcillátorok fázisa szinkronizációs átmenetet mutat a csatolási állandó függvényében. Ha igazak a kritikussággal kapcsolatos mérési eredmények, akkor nem mindegy, hogy az a tartomány, ahol a szuszceptibilitás divergál milyen kiterjedt. Szilárdtesteknél a heterogenitások/rendezetlenség következtében széles paraméterér régiók jöhetnek létre dinamikus kritikussággal. Az ilyen, ún. Griffiths effektusok vizsgálatát a Kuramoto modell esetén kisebb agyhálózatok esetén vizsgálták és megmutatták, hogy relevánsak lehetnek bizonyos hierarchikus moduláris rendszerekben. 

 

A feladat Kuramoto típusú modelleket megoldó Runge-Kutta algoritmus futtatása, kiértékelése és esetleg GPU-s gyorsítása lenne, mely valós alapon generált elektromos hálózatokat vagy emberi connectome-okat vizsgál. Ezzel becslést adhatunk arra, hogy a villamos hálózati heterogenitások mennyire befolyásolják a fázisátalakulást. 

A szimulációkat és spektrális analízist a Kuramoto modellen hasonlítanánk össze a homogén  hálózatokéval. Meghatároznánk a kritikus pont körüli dinamikus viselkedések jellemzőit, az időfüggvényeket és az aszinkronitás zavar lavinák valószínűség eloszlásait.

Másfelől a Kuramoto modellel vizsgálni lehetne az openconnectome.org-ról letöltött nagy emberi agyhálózatokban (Michael T. Gastner and Géza Ódor, The topology of large Open Connectome networks for the human brain, Scientific Reports 6 (2016) 27249) a Griffiths effektusok erősségét.

A numerikus számításokat  az NIIF HPC-s és GPU-s infrastrukúra segíti, valamint pályázunk a téma MTA-EK-MFA-s intézeti támogatásra is.

A záróvizsga kijelölt tételei:
Dátum:
Hallgató aláírása:
Témavezető aláírása*:
Tanszéki konzulens aláírása:
A témakiírását jóváhagyom
(tanszékvezető aláírása):
*A témavezető jelen feladatkiírás aláírásával tudomásul veszi, hogy a BME TVSZ 145. és 146.§ alapján az egyetem a képzési célok megvalósulása érdekében a szakdolgozatok, illetve diplomamunkák nyilvánosságát tartja elsődlegesnek. A hozzáférés korlátozása csak kivételes esetben, a dékán előzetes hozzájárulásával lehetséges.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Természettudományi Kar
1111 Budapest, Műegyetem rakpart 3. K épület I. em. 18.
www.ttk.bme.hu