RnDCircle Logo
홍현숙 연구실
전북대학교 물리학과 홍현숙 교수
Swarmalator
Kuramoto model
Synchronization
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

홍현숙 연구실

전북대학교 물리학과 홍현숙 교수

홍현숙 연구실은 물리학과를 기반으로 결합 진동자계에서 시간 동기화와 공간 자기조직화가 동시에 나타나는 무리이동 진동자(swarmalator) 모델을 중심으로 연구합니다. 열 잡음과 quenched coupling disorder를 포함한 네트워크에서 집단 상태와 위상 전이의 성격을 해석적으로 규명하고, thermodynamic limit에서의 평균장 및 graphon 기반 접근을 사용합니다. 또한 일반화 Kuramoto 모형의 수치해석을 개선하고, π-reflection symmetry breaking 및 동역학 수정(dynamic origin)으로 coherence와 회전 전류 같은 집단 거동을 예측하는 연구를 수행합니다.

SwarmalatorKuramoto modelSynchronizationCollective dynamicsStatistical physics
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
무리이동 진동자계의 위상-공간 동기와 집단 상태 제어 thumbnail
무리이동 진동자계의 위상-공간 동기와 집단 상태 제어
Phase–space synchronization in swarmalator populations
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 0
·
2025
Coherence enhanced by detrained oscillators: Breaking π -reflection symmetry
Hyunsuk Hong, Jae Sung Lee, Hyunggyu Park
IF 3.2 (2025)
Chaos An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science
우리는 각 발진기가 두 개의 결합된 위상 변수를 가지는 일반화된 Kuramoto 모델을 연구하며, 이는 최소 스웜알레이터(swarmalator) 시스템을 나타낸다. 각 위상 변수에 연관된 고유진동수들 사이의 완전한 상관관계를 가정할 때, π-반사 대칭을 붕괴시키는 한정된 진동 운동(bounded oscillatory motion)으로 특징지어지는 새로운 동역학적 모드를 확인한다. 이러한 대칭 붕괴는 전역적(글로벌) 응집성을 향상시키고, 각 변수에서의 서로 다른 정렬 정도를 특징으로 하는 비자명한 혼합 상태를 초래한다. 수치 시뮬레이션은 전이의 성격을 포함한 전체 위상도(phase diagram)에 대해 우리의 해석적 예측을 확인해준다. 본 연구 결과는 탈조된(detrained, 동역학적) 발진기들이 전역 동기화를 촉진할 수 있는 근본 메커니즘을 밝혀내며, 고전적 Kuramoto 패러다임을 넘어 연성 결합 동역학 시스템 전반에 대한 폭넓은 통찰을 제공한다.
https://doi.org/10.1063/5.0304615
Coherence (philosophical gambling strategy)
Symmetry breaking
Bounded function
Symmetry (geometry)
Phase (matter)
Kuramoto model
Coupling (piping)
Topology (electrical circuits)
2
Article
|
인용수 2
·
2024
Validity of annealed approximation in a high-dimensional system
Jaegon Um, Hyunsuk Hong, Hyunggyu Park
IF 3.9 (2024)
Scientific Reports
본 연구는 고정된(quenched) 결합 무질서를 가지는 조밀한 네트워크로 특징지어지는 고차원 시스템에서 결합된-평균(annealed) 근사의 적합성을, 결합된 발진기 모델을 사용하여 조사한다. 우리는 조밀-네트워크 시스템을 지배하는 동역학 방정식이 열역학적 극한에서 완전 그래프(complete-graph) 버전의 방정식으로 수렴함을 보이며, 이때 결합 무질서의 요동이 완전히 소멸함을 확인한다. 따라서 요동이 감쇠된 annealed-네트워크 시스템 역시 열역학적 극한에서 동일한 동역학 거동을 나타낸다. 그러나 비동조(무질서) 위상에서는 유한 크기 거동이 정상상태 패턴을 결정하는 데 핵심적인 역할을 하면서, 중요한 불일치가 발생한다. 이러한 불일치를 명시적으로 설명하기 위해, 경쟁적 끌림과 반발 결합을 받는 동일한 발진기들을 중심으로 연구한다. 조밀 네트워크의 비동조 위상에서 우리는 무작위의 불규칙한 상태의 나타남을 관찰한다. 반면 annealed 근사는 상반된 동조성을 가진 두 개의 발진기 군집이 공존하며 질서 매개변수가 소멸하는 대칭적(규칙적) 비동조 상태를 산출한다. 본 연구 결과는, 특히 무질서 위상에서는 조밀 네트워크 시스템에서도 annealed 근사를 신중하게 사용해야 함을 시사한다.
https://doi.org/10.1038/s41598-024-57323-4
Thermodynamic limit
Statistical physics
Coherent potential approximation
Limit (mathematics)
Focus (optics)
Physics
Complex system
Phase (matter)
Mathematics
Condensed matter physics
3
Article
|
인용수 38
·
2023
Swarmalators with thermal noise
Hyunsuk Hong, Kevin O’Keeffe, Jae Sung Lee, Hyunggyu Park
IF 3.5 (2023)
Physical Review Research
우리는 시간 동기화뿐 아니라 공간을 통해 군집(스워밍)하는 이동형 위상 오실레이터인 스워멀레이터(swarmalators) 집단을 조사한다. 우리는 일차원 고리(one-dimensional ring) 위에서 열 잡음의 영향을 받는 동일한 스워멀레이터의 -유형 모델에 초점을 맞춘다. 우리는 네 가지의 서로 다른 집단 상태를 밝혀내었으며, 그중 일부는 초산파리목(식초 장수), 정자 등 실제 세계의 스워멀레이터의 거동을 포착한다. 이들 가운데 가장 흥미로운 것은 다른 두 상태의 성질을 혼합한 ``혼합 상태(mixed state)''이다. 우리는 푸리에 모드 분석(Fourier mode analysis)으로부터 높은 정확도를 갖는 포괄적인 위상 다이어그램을 제시하며, 이는 수치 시뮬레이션 결과와 매우 잘 일치한다. 우리의 모델은 자기동기화와 자기조립이 상호 의존적으로 동시에 일어나는 열 시스템을 위한 다루기 쉬운 장난감(토이) 모델로서 기능한다.
https://doi.org/10.1103/physrevresearch.5.023105
Computer science
Noise (video)
Focus (optics)
Population
sync
Swarm behaviour
Mode (computer interface)
Thermal
Statistical physics
Phase diagram
최신 정부 과제
10
과제 전체보기
1
2024년 4월-2027년 4월
|68,142,000
무질서도가 있는 무리 이동 진동자계의 집단성질
본 연구 과제에서는 무리이동 진동자(swarmalator)로 구성된 계(system)를 고려하고 swarmalator간의 상호작용에 의해 다양한 모습으로 타나나는 집단 거동에 관하여 연구한다. 특히, 집단거동을 집단 때맞음과 무리이동의 결합으로 확장해서 시공간적(spatiotemporal) 자체조직화(self-organization)의 큰 틀안에서 이해하...
무리이동 진동자
시공간적 자체조직화
때맞음
상전이
결합 진동자
2
주관|
2021년 2월-2024년 2월
|75,076,000
진동자계의 자체 조직화 거동에 관한 연구
본 연구에서는, 공간속 움직임이 가능한 동역학적 진동자들로 이루어진 계와 또한, 동역학적 움직임이 고려되지 않는 일반적인 진동자들로 이루어진 계에서 나타나는 자체 조직화(self-organizaing) 거동에 대하여 함께 살펴보고자 한다. 진동자들이 보이는 집단 동기화 현상과 무리지어이동 하는 현상을 시공간적 자체 조직화 현상이라는 큰 틀 아래서 이해하고 시스템에서 발현되는 다양한 집단 성질 및 동역학적인 상태의 특성들을 조사하고자 한다. 본 연구에서는 무리이동 진동자들이 갖는 상태 변수 중에 위상과 공간좌표 외에 방향성을 갖는 변수를 추가로 도입함으로써 시스템이 도달하게 되는 새로운 상태 및 발생 메커니즘에 관하여 조사 분석한다. 한편, 동역학적 특성이 계의 최종상태 및 그 패턴에 주는 효과를 알아내기 위해, 정적인 진동자들로 이루어진 계에서의 자체조직화거동에 관하여도 병행하여 연구를 진행하기로 한다. 특히, 무리이동 진동자의 위상 동역학을 주는 운동방정식이 통계역학에서 중요한 모형 중 하나인 XY model 과 매우 유사하다는 점에 착안하여, XY model과 연계하여 연구를 진행하고 그 결과를 비교하고자 한다. 본 연구에서 수행하고자 하는 세부적인 연구 주제의 내용 중 하나로 랜덤한 결합 특성을 갖는 진동자 모형에서의 집단 성질에 대하여 조사하고자 한다. 진동자들의 위상동역학을 지배하는 운동 방정식이 통계물리학에서 많은 연구가 진행되어온 기본 모형인 XY model 과 매우 유사하고 일부 항의 변형 및 추가를 통해 XY model에 대응시킬 수 있는 점에 착안하여 비교 연구를 진행하기로 한다. 또한, 국소적인 상호작용 특성을 갖는 저차원 모형을 고려하고, 저차원 XY model 에서 알려진 연구결과들과 비교 분석을 시도한다. 특히, 랜덤한 상호작용이 도입될 경우 랜덤한 상호작용의 효과로 인해 완전히 무질서한(disordered) 싱태 혹은 완전히 질서 있는(ordered) 상태 외에 제 3의 상태가 가능한지 조사해 보고자 한다.
자체조직화
집단거동
진동자계
3
주관|
2021년 2월-2024년 2월
|75,076,000
진동자계의 자체 조직화 거동에 관한 연구
본 연구에서는, 공간속 움직임이 가능한 동역학적 진동자들로 이루어진 계와 또한, 동역학적 움직임이 고려되지 않는 일반적인 진동자들로 이루어진 계에서 나타나는 자체 조직화(self-organizaing) 거동에 대하여 집중적으로 연구하고자 한다. 시공간적 자체조직화 현상이라는 큰 틀 안에서, 진동자들이 보이는 집단 동기화 현상과 무리지어이동 하는 현상을 통일된 시각으로 이해하고, 그 시스템에서 발현되는 다양한 집단 성질 및 동역학적인 상태의 특성들을 조사하고자 한다. 본 연구에서는 무리이동 진동자들이 갖는 상태 변수 중에 위상과 공간좌표 외에 방향성을 갖는 변수를 추가로 도입함으로써 시스템이 도달하게 되는 새로운 상태 및 발생 메커니즘에 관하여 조사 분석한다. 한편, 동역학적 특성이 계의 최종상태 및 그 패턴에 주는 효과를 알아내기 위해, 정적인 진동자들로 이루어진 계에서의 자체조직화거동에 관하여도 병행하여 연구를 진행하기로 한다. 특히, 무리이동 진동자의 위상 동역학을 주는 운동방정식이 통계역학에서 중요한 모형 중 하나인 XY model 과 매우 유사하다는 점에 착안하여, XY model과 연계하여 연구를 진행하고 그 결과를 비교하고자 한다. 본 연구에서 수행하고자 하는 세부적인 연구 주제의 내용 중 하나로 랜덤한 결합 특성을 갖는 진동자 모형에서의 집단 성질에 대하여 조사하고자 한다. 진동자들의 위상동역학을 지배하는 운동 방정식이 통계물리학에서 많은 연구가 진행되어온 기본 모형인 XY model 과 매우 유사하고 일부 항의 변형 및 추가를 통해 XY model에 >대응시킬 수 있는 점에 착안하여 비교 연구를 진행하기로 한다. 또한, 국소적인 상호작용 특성을 갖는 저차원 모형을 고려하고, 저차원 XY model 에서 알려진 연구결과들과 비교 분석을 시도한다. 특히, 랜덤한 상호작용이 도입될 경우 랜덤한 상호작용의 효과로 인해 완전히 무질서한(disordered) 싱태 혹은 완전히 질서 있는(ordered) 상태 외에 제 3의 상태가 가능한지 조사해 보고자 한다.
자체조직화
집단거동
진동자계