陝西科學家揭開「螢火蟲同步閃光」背後的奧秘

2020-11-09 央廣網

央廣網西安11月9日消息(記者雷愷 通訊員戴鄉鋒 劉元山)夏日原野上,不計其數的螢火蟲為什麼能做到明滅一致的閃爍,這種同步現象的內在規律能否被精準計算,進而被應用到人類社會更複雜的同步現象或同步任務中。近日,陝西兩位青年科學家對這一問題的研究成果被發表在國際頂級期刊《Physical Review Letters》。

在自然界、科技界廣泛存在各種各樣的同步現象,例如夜晚田間螢火蟲的同步閃光,網絡安全輿情信息的時空同步擴散,光電系統的智能同步控制,大腦神經網絡中神經元的協同作用,智能無人系統的協同工作等。

同步現象是指相互關聯的子系統、子單元之間能夠克服高動態複雜環境的約束,從而形成步調一致的動力學過程,同步現象的研究對維持自然系統穩定、突破卡脖子關鍵技術、保障人類生命健康等有著至關重要的作用。

隨著網絡快速發展和數據海量湧現,人類社會各種系統內部、系統之間的同步規律變得越來越複雜化和多元化,這對傳統研究提出了新的挑戰,「是否可以提出統一的框架,實現對不同維度的同步規律的精準計算和預測,並在現實工程中發揮更大作用?」

針對這一挑戰,來自陝西省青年科技工作者協會的西北工業大學李學龍教授、王震教授提出了系統同步統一解析框架,對不同維度的網絡同步規律進行了深入研究,研究成果近日發表在國際頂級科學期刊《Physical Review Letters》上。

研究團隊發現了高維度條件下實現同步過程中的震蕩現象,這種震蕩現象的出現打破了傳統認知,也與傳統二維同步框架的結果顯著不同,可應用於大規模現實網絡的安全態勢評估、智能光電系統壽命和時空特徵的優化、無人系統智能決策的調控,對經濟、社會、軍事系統的穩定性和相變控制提供直接支持。

研究團隊也對新發現給出了精確的數學解析,這一解析框架將有助於探索高維空間中時間依賴的群體動力學新特徵,並且這一新發現可為未知的群體行為動態過程研究提供了新思路。

相關焦點

  • 「螢火蟲同步閃光」背後奧秘?陝西科學家有突破
    深究「螢火蟲同步閃光」背後的奧秘 陝西科學家成果在國際頂級期刊發表夏日原野上,不計其數的螢火蟲為什麼能做到明滅一致的閃爍,這種同步現象的內在規律能否被精準計算,進而被應用到人類社會更複雜的同步現象或同步任務中。近日,陝西兩位青年科學家對這一燒腦問題的研究成果被發表在國際頂級期刊《Physical Review Letters》(簡稱PRL)。
  • 深究「螢火蟲同步閃光」背後的奧秘 陝西科學家成果在國際頂級期刊發表
    夏日原野上,不計其數的螢火蟲為什麼能做到明滅一致的閃爍,這種同步現象的內在規律能否被精準計算,進而被應用到人類社會更複雜的同步現象或同步任務中。近日,陝西兩位青年科學家對這一燒腦問題的研究成果被發表在國際頂級期刊《Physical Review Letters》(簡稱PRL)。
  • 螢火蟲閃爍:同步是必然發生的
    這是一條巨大的光帶,大約有3米寬,由成千上萬隻螢火蟲組成,它們綠色的磷光在齊肩高的草叢上架起了一座光橋......這些微小的生物體組成的螢光帶精確地同步閃亮和熄滅。人們疑惑於它們是以什麼樣的通信方式協調閃光的,仿佛被一臺機械裝置控制一般。到了20世紀60年代末,螢火蟲同步閃光的謎題開始浮現出些許頭緒。
  • 螢火蟲的閃光有什麼「特殊含義」嗎它們的閃光能量從何而來?
    在這張膠片下面是螢火蟲的發光「裝置」。發光裝置由發光細胞層和反射細胞層組成,細胞周圍分布著許多小神經和小氣管。發光細胞含有一些奇妙的物質:螢光素酶和螢光素酶。早在1885年,法國科學家杜布瓦就在實驗室從螢火蟲中提取了螢光素和螢光素酶。螢光素是一種磷化物,是主要的發光物質。螢火蟲的發光過程中也有氧氣參與。螢火蟲呼吸時,氧氣從小氣管進入發光細胞。
  • 螢火蟲同步亮起熄滅 究竟是什麼神奇力量在支配?
    螢火蟲的閃光節奏是被一個內部可重置的振子控制的。同時,這也暗示了一種可能的同步機制:在一群閃光的螢火蟲中,每一隻都在不停地發送和接收信號,並依次改變其他螢火蟲的節奏,同時也被其他螢火蟲的節奏改變。
  • 誰說螢火蟲都會閃光?關於它的11個「酷事」,你有必要了解一下
    全世界有超過2,000種螢火蟲。除了南極洲,每個大陸的螢火蟲都非常多樣化,並且這個物種是不劃分棲息地的,你看到的一堆螢火蟲就可能是多種物種。螢火蟲使用閃光作為交配信號。我們看到的螢火蟲發光實際就是雄螢火蟲在尋找雌螢火蟲。
  • 南京"螢火蟲地圖"出爐:暗夜中六種螢火蟲閃光(圖)
    原標題:南京"螢火蟲地圖"出爐:暗夜中六種螢火蟲閃光(圖)   在南京,究竟有多少種螢火蟲在暗夜飛舞?過去,從來沒有專家或研究機構,能給出一個準確答案。這一年間,我們走遍南京,詳細調查螢火蟲種類,繪製出首張「南京螢火蟲地圖」。目前,在南京已經發現六種螢火蟲,它們分別是:端黑螢、黃脈翅螢、條背螢、胸窗螢、雷氏螢和天目山雌光螢。  本次活動的科學指導——中國第一家螢火蟲保護機構「守望螢火蟲研究中心」的發起人付新華教授,對在南京發現這麼多種螢火蟲感到欣喜。他說:「南京是全國少見的適合螢火蟲生存的城市,不排除以後還能發現新的螢火蟲種類。」
  • 螢火蟲發光是為了照明嗎?
    螢火蟲找到自己的那個唯一,要「看屁股」。中國有大約300種螢火蟲(北美有125種),不同種類的螢火蟲會使用不同的閃光模式來尋找合適的配偶。而且,不同種類的螢火蟲在傍晚和夜間出現的時間也不同。例如,一種叫做「大北鬥螢火蟲」(Twilight Bush Baby)的雄性螢火蟲會在日落之前出現,緊貼地面低飛。每隔2-3秒鐘會發出一次深黃色的閃光。黃昏時分這些螢火蟲會持續閃光25-45分鐘。
  • 你有多久沒有看過螢火蟲了?螢火蟲是如何發光的?
    生物發光的螢火蟲螢火蟲產生光的方式與螢光棒的工作原理類似,都是由化學反應產生的。當生物體內發生一種產生光的化學反應時,科學家稱之為生物發光。大多數生物發光生物生活在海洋環境中,但螢火蟲是能夠產生光的陸地生物之一。
  • 螢火蟲為什麼會發光?發光有什麼用?
    當雌性看到它發出同類的信號--而且做得很好時--她就會用同類特有的閃光反射回來。然後,當雄螢火蟲飛向雌螢火蟲時,雌螢火蟲和雄螢火蟲發出了同樣的信號。如果一切順利,它們會交配。一個很好的例子是Photinus pyralis,一種常見的後院物種,通常被稱為北鬥七星。一隻雄性在黃昏時飛離地面約3英尺。
  • 科學網—果蠅研究揭開「吃」的奧秘
  • 螢火蟲發光的原理和意義
    螢火蟲不論雄性的還是雌性的,夏秋的夜晚都會一閃一閃地發光
  • 科學家揭開人體內能量轉化奧秘 蛋白質能量轉移
    首頁 » 科學家揭開人體內能量轉化奧秘 蛋白質能量轉移 科學家揭開人體內能量轉化奧秘 蛋白質能量轉移 來源:雅虎科技 2006-11-29 10:40
  • 螢火蟲的尾巴為了什麼而發光?它們發光的目的是為了「浪漫」嗎
    不同種類的螢火蟲的發光模式不同,有的每2-3秒鐘發出持續時間長達2-3秒鐘的光,有的每3-4秒鐘快速閃光3次,有的則類似於莫爾斯電碼中的「點一划」結構,先快速閃光1次,然後是1次持續時間較長的閃光。如果讀懂了螢火蟲的發光密碼,你就可以用筆形手電筒模擬某種雄蟲發光,或許你還能將那個種類的雌蟲吸引來和你「對話」。
  • 一閃一閃的螢火蟲,是怎麼發光發亮的?
    科學家把螢火蟲放入一個空盒子裡,在盒子裡注入氧氣和一氧化氮。因為科學家們最近幾年發現,一氧化氮是生物體內的一種非常重要的氣體。在動物的許多生理反應中,一氧化氮都是重要的訊號分子,它們能夠控制人和動物的血壓,控制心臟跳動,控制人類的記憶等。它也是哺乳動物性器官勃起過程中的一種必需因素。
  • 揭開火星的奧秘
    如果有一天,人類能夠破解它的奧秘,也許火星將會成為人類的第二個家園。為了使夢想早日成真,各國的科學家一直在努力探索著。根據火星探測器的各項探測數據可知,火星上的大氣層十分稀薄,大氣中約有95%是二氧化碳,剩下那些絕大部分是氮、氬,氧的含量極少。火星表面白天最高氣溫為-13攝氏度,夜間最低氣溫為-73攝氏度,氣溫和氣壓變化都很快。
  • NASA發現神秘「宇宙閃光」 或隱藏更大秘密
    騰訊科學訊(Everett/編譯)據國外媒體報導,美國宇航局的科學家觀測到一個神秘恆星,它的行為就像一個巨大的宇宙「閃光」,研究人員認為這可能是一個還處於早期狀態的雙星系統。
  • 揭開人類肝臟疾病的奧秘
    揭開人類肝臟疾病的奧秘
  • 螢火蟲靠什麼發光
    螢火蟲的光不能持久,忽明忽滅,這是因為螢火蟲的氣管所輸送的氧氣量並不是恆定的,當氧氣充足時,反應劇烈,光亮就強;氧氣不充足時,反應緩慢,光亮就會變弱,甚至黯淡無光。在巴西有一種能發出強光的螢火蟲,晚上只要捉來三五隻,就足以照亮一張報紙;當地人在樹林裡漫步,即使不帶手電筒,只要跟著成群飛舞的螢火蟲走,也能看清林間小道。
  • 微課回顧揭示小小螢火蟲的萬千奧秘
    在尋螢的過程中,他發現很多地方原本有很美的螢火蟲,但由於環境的惡化,很快就滅絕了,這讓他十分痛心。他開始研究攝影,希望通過影像記錄下這些越來越少的美麗。他發現不僅是環境的惡化導致螢火蟲大量減少,還有很多無良商家通過各種方式捕捉和販賣螢火蟲,導致螢火蟲大量死亡。比如,如果打開某寶,搜索「螢火蟲活體」,你便會發現大量類似網頁。