Complex Networks (Übung)

Lehrveranstaltung 3233 L 516 im Sommersemester 2018

Dozent: Prof. Dr. Philipp Hövel [1]

Vorlesung: Mi 10:15-11:45 im EW 733 (Beginn: 25.4.2018)

Inhalte:

1. Analytische Aufgaben
2. Numerische Aufgaben
3. Projektarbeit

Einpassung ins Studium:

Für Physik-Studierende (MSc): Dieser Kurs kann mit einem Kurs Theoretische Physik VI: Vertiefung zu einem physikalischen Wahlpflichtmodul (grundlagenorientierte Studienrichtung)kombiniert werden. Alternativ kann er als Wahlmodul (Containermodul Spezielle Themen der Theoretischen Physik) angerechnet werden.

Zusätzlich werden der Besuch folgender Veranstaltungen empfohlen:

• Seminar "Complex Systems and Networks (Empirical Networks: Dynamics and Evolution)" [2]: LV-Nr. 3233 L 618 montags, 14-16 Uhr, EW731
• Vorlesung "Complex Networks" [3]: LV-Nr. 3233 L 506, mittwochs, 12-14 Uhr (ab 18.4.), EW 733

• aktive Teilnahme an der Übung
• 50% der Punkte der Übungsaufgaben
• Projektarbeit

• 1. Übungsblatt (Ausgabe: 25.4., Abgabe 9.5. in der Übung): blatt_01.pdf [4]
• 2. Übungsblatt (Ausgabe: 2.5., Abgabe 16.5. in der Übung): blatt_02.pdf [5]
• 3. Übungsblatt (Ausgabe: 9.5., Abgabe 23.5. in der Übung): blatt_03.pdf [6]
• 4. Übungsblatt (Ausgabe: 16.5., Abgabe 30.5. in der Übung): blatt_04.pdf [7]
• 5. Übungsblatt (Ausgabe: 23.5.,Abgabe 6.6. in der Übung): blatt_05.pdf [8]
• 6. Übungsblatt (Ausgabe: 30.5., Abgabe 20.6. in der Pause der Begutachtung im EW 201): blatt_06.pdf [9]
• Projektbeschreibung: projekte.pdf [10]
  Materialien: tubit-Cloud [11] (Passwort wird in der Übung bekanntgegeben)

Literatur zum Thema der Vorlesung:

• Marc Newman, Networks: An introduction, Oxford University Press (2010)
• Albert-László Barabási: Network Science [69]
  Cambridge University Press (2016)
• Olaf Sporns: Networks of the Brain, MIT Press (2016)
• Claudius Gros: Complex and Adaptive Dynamical Systems: A Primer, Springer (2010)
• Niloy Ganguly: Dynamics On and Of Complex Networks: Applications to Biology, Computer Science, and the Social Sciences (Modeling and Simulation in Science, Engineering and Technology), Springer (2009)
• Mark Newman: Networks: An Introduction, Oxford University Press (2010)
• Sergey N. Dorogovtsev: Lectures on Complex Networks (Oxford Master Series in Physics, Computational, and Theoretical Physics), Oxford University Press (2010)
• Guido Caldarelli: Scale-Free Networks: Complex Webs in Nature and Technology (Oxford Finance), Oxford University Press (2007)
• Marco Thiel: Nonlinear Dynamics and Chaos: Advances and Perspectives (Understanding Complex Systems), Springer (2010)
• Erik Mosekilde: Chaotic Synchronization: Applications to Living Systems (World Scientific Series on Nonlinear Science Series a), World Scientific (2002)
• Christof Koch: Biophysics of Computation: Information Processing in Single Neurons, Oxford University Press (1999)
• Matt J. Keeling und Pejman Rohani: Modeling Infectious Diseases in Humans and Animals, Princeton University Press (2007) [70].
  Für Beispielprogamme aus dem Buch siehe: http://www.modelinginfectiousdiseases.org [71]

Spezielle Literatur zur verschiedenen Themen:

Grundlagen:

• Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics Biology, Chemistry And Engineering (Studies in Nonlinearity), Westview Press (2000)
• Ed Ott, Chaos in dynamical systems, Cambridge Univ. Press (2002)
• John Argyris, Gunter Faust, Maria Haase, Rudolf Friedrich, Die Erforschung des Chaos, Springer (2010)
• John Guckenheimer, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields, Springer (1986)
• Marc Newman, Networks: An introduction, Oxford University Press (2010)
• Albert-László Barabási: Network Science [72]

Neuronale Systeme:

• Eugene M. Izhikevich, Dynamical Systems in Neuroscience, MIT Press (2007)
• Steven J. Schiff, Neural Control Engineering, MIT Press (2012)
• Peter Dayan, Laurence F. Abbott, Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems (Computational Neuroscience), MIT Press (2005)

Weiterführende Literatur: 

Mathematische Methoden:

• Thomas Erneux, Applied Delay Differential Equations, Springer (2009)
• Jack K. Hale and Sjoerd M. Verduyn Lunel, Introduction to functional differential equations, Springer (1993)
• Richard Bellman, and Kenneth L Cooke, Differential-difference equations, New York-London: Academic Press. (1963)
• A. Bellen and M. Zennaro and A. Bellen, Numerical Methods for Delay Differential Equations, Oxford Univ Pr (2003)

Stochastische Systeme:

• Crispin W. Gardiner, Handbook of stochastic method, Springer (2004)
• Nicolas G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland Publ. (2008)
• Ruslan L. Stratonovich, Topics in the Theory of Random Noise, Vols. I and II, Gordon and Breach (1963)

Kontrolle:

• Alexander L. Fradkov, Iliya V. Miroshnik, Vladimir O. Nikiforov, Nonlinear and adaptive control of complex systems, Kluwer (1999)
• Alexander L. Fradkov, Cybernetical Physics: From Control of Chaos to Quantum Control, Springer, (2007)
• Eckehard Schöll, Hans Georg Schuster, Handbook of chaos control (Second completely revised and enlarged edition) Wiley (2008)

Dynamische Systeme:

• Fatihcan M. Atay, Complex Time-Delay Systems, Springer (2010)
• Wolfram Just, Axel Pelster, Michael Schanz, Eckehard Schöll, Delayed Complex Systems: An Overview, Theme Issue of Phil. Trans. R. Soc. A 368, 303 (2010)
• Lutz Schimansky-Geier, Bernold Fiedler, Jürgen Kurths, Eckehard Schöll, Analysis and control of complex nonlinear processes in physics, chemistry and biology, World Scientific (2007)
• Aleksandr S. Mikhailov, Foundations of Synergetics I. Distributed Active Systems, Springer (1990)
• James D. Murray, Mathematical Biology,Vol. 19 of Biomathematics Texts, Springer (1989)
• Hermann Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer (2004)
• Vladimir I. Arnol'd, Mathematical Methods of Classical Mechanics, Springer (1997)

Laser:

• T. Erneux, P. Glorieux, Laser Dynamics, Cambridge Univ. Press (2010)
• H. Haken. Laser light dynamics. North Holland (1985)