초록 ▼

연구의 목적 및 내용
복잡계 및 비평형계에서의 상전이와 임계현상은 열역학적 평형계와는 달리 매우 복잡하며, 적용 분야의 범위 또한 넓지만 그에 대한 일반적 이론이 정립되어 있지 않다. 이러한 상전이 및 임계현상들의 물리적 요인을 논리적으로 규명하기 위한 다양한 이론적 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 정규 격자 뿐만 아니라 복잡그물망 위에서의 다양한 모형을 이용하여 복잡계 및 비평형계의 상전이 및 임계현상을 이해해 보고자 한다. 이를 통하여 물리학 뿐만 아니라 화학, 생물학 및 사회경제학 등과의 연계를 통하여 학문성과 응

연구의 목적 및 내용
복잡계 및 비평형계에서의 상전이와 임계현상은 열역학적 평형계와는 달리 매우 복잡하며, 적용 분야의 범위 또한 넓지만 그에 대한 일반적 이론이 정립되어 있지 않다. 이러한 상전이 및 임계현상들의 물리적 요인을 논리적으로 규명하기 위한 다양한 이론적 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 정규 격자 뿐만 아니라 복잡그물망 위에서의 다양한 모형을 이용하여 복잡계 및 비평형계의 상전이 및 임계현상을 이해해 보고자 한다. 이를 통하여 물리학 뿐만 아니라 화학, 생물학 및 사회경제학 등과의 연계를 통하여 학문성과 응용성을 동시에 갖춘 복잡계에 대한 이론적 이해를 증진시키고자 한다.
연구결과
우리는 복잡계 그물망 및 비평형계에서의 상전이와 임계현상에 대하여 연구하였다. 본연구에서 상호작용 그물망의 구조가 퍼짐 및 전파현상, 동기화 현상 등의 동역학적 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 그물망 구조의 동기화 현상을 parallel discrete-eventsimulation(PDES) 모형을 도입하여 동역학적 거칠기 상전이에 대한 현상을 연구하였다.
이를 통해 동기화 작업에 있어서 최적화된 위상 구조를 제시하였다. 또한 신종 플루나 콜레라 등의 전염병의 전파 mechanism을 이해하기 위해 통계역학의 reaction-diffusion 계를 도입하여 이를 비평형 동역학적 관점에서 연구하였다. 이를 바탕으로 Hard-core입자들이 군집해있는 환경에서의 질병 확산 매커니즘을 밝혀내었다. 그리고 사회적 그물망이 이웃수 상관관계가 assortative한 원인을 이론적으로 이해하기 위하여 Penna 모형에 기반을 둔 추계적 모형을 도입하여 연구를 수행하였다. 본 연구를 통하여 사회적 그물망 형성에 대한 모형을 제시하였다. 이러한 연구들을 바탕으로 실제 그물망의 다양한 현상에 대한 이론적인 토대를 제시하였다.
연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 복잡계에서 나타나는 다양한 동역학적 현상의 이해 및 상전이와 임계현상에 대한 이해, 그리고 이런 이해에 대한 이론적 배경을 한 차원 높게 증진시킬 수 있을 것이다. 또한 복잡계 비평형 현상들에서 나타나는 다양한 결과의 보편성(universality)분류에 대한 이해를 보다 심도 있게 할 수 있을 것이다. 이러한 여러 모형의 결과들은 비평형 물리계 뿐만 아니라, 화학, 생물, 사회 경제계 등의 다양한 계로의 실제적인 응용으로 활용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 필수 불가결하게 개발될 병렬전산시스템 및 병렬프로그래밍 등은 본 연구에 참여하는 대학원생들에게 비평형 통계역학 및 실제적인 전산물리학적인 연구 방법을 공부하게 되어 이 분야의 연구 인력 양성에도 큰 기여를 할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

Purpose&contents
Phase transition and critical phenomena in complex systems and non-equilibrium systems are very complicated and can be applied to various systems. However, the general theory is not yet established to understand such systems. For this purpose, many theoretical attempts have been

Purpose&contents
Phase transition and critical phenomena in complex systems and non-equilibrium systems are very complicated and can be applied to various systems. However, the general theory is not yet established to understand such systems. For this purpose, many theoretical attempts have been investigated. In this study, we are interested in the understanding of basic mechanism which is related to the phase transition and critical phenomena in complex systems and non-equilibrium systems using the various theoretical models on regular lattices and complex networks. Moreover, through the collaboration with related fields such as chemical, biological, socio-economical sciences and engineering, we expect to improve our knowledge on the complex and non-equilibrium systems with various applicabilities.
Result
We study the phase transition and critical phenomena in non-equilibrium system and complex network. In this project, we consider the effect of the underlying topologies on dynamical properties such as spreading or propagating phenomena, synchronization, and consensus formation. We investigated phenomena of dynamical roughing phase transition through parallel discrete-event simulation(PDES) to understand synchronization phenomena of the network structure. This proposed optimal topology for synchronization. We also studied reaction-diffusion system to know mechanism of infection of diseases like H1N1 virus, cholera spreading. Based on this research, we inferred mechanism of spread of disease under the environment of clustered Hard-core particles. Then, we investigated stochastic model based on Penna model to understand social network's characteristics. Through this project, we suggest a model of social network structure. We can train outstanding people and suggest theoretical foundation for real-network structure at various phenomena.
Expected Contribution
If our research is successfully accomplished, the results will crucially improve our theoretical understanding on the phase transition and critical phenomena in complex and non-equilibrium systems, and the results can provide more deep understanding on the universality classes. We also expect that this research is closely related to the various areas such as chemical, biological, socio-economical sciences and can be directly applied to understand many important phenomena in such branches of science. Moreover, the study of critical phenomena of nanotubes can be directly applied to design or manufacturing a nano-devices. Finally, the development of parallel computing systems for the research can provide graduate students with a empirical methods to study such systems, which will greatly contribute to the training young researchers.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종보고서(최종본) ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구 계획 요약문 ... 3
• 연구 결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 27
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 29
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구 실적 ... 29
• 8. 참고 문헌 ... 30
• 9. 연구 성과 ... 32
• 10. 기타사항(중요 연구 변경사항 등) ... 33
• [별첨1] 대표연구성과 ... 34
• 자체평가 의견서 ... 37