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Publikation im New Journal of Physics

Die Agenten (Scheiben) wechselwirken mit abgesonderten Pheromondepots (Punkte) durch Ausrichtung ihrer Orientierungen, wodurch makroskopischen Pfade und rotierende Cluster entstehen.

Die Agenten (Scheiben) wechselwirken mit abgesonderten Pheromondepots (Punkte) durch Ausrichtung ihrer Orientierungen, wodurch makroskopischen Pfade und rotierende Cluster entstehen.

Aktive Zufallswanderer, die über abgesonderte Pheromone kommunizieren, können spontan makroskopische Ameisenpfade bilden.

News vom 16.02.2022

Wir untersuchen die Bildung von Pfaden in Populationen selbstangetriebener Agenten, welche orientierte Pheromonedepots absondern und auch wahrnehmen, worauf sie dann mit einer allmählichen Änderung ihrer Bewegungsrichtung reagieren. Dazu haben wir umfangreiche Computersimulationen für ein Agentenmodell im Kontinuum durchgeführt, das auf die Skala von Insekten, z. B. Ameisen, abzielt. Für dieses komplexe System identifizieren wir eine  Reihe von sich herausbildenden stationären Mustern und bestimmen qualitativ das Nichtgleichgewichtszustandsdiagramm, welches von der Stärke der Agenten-Pheromon-Wechselwirkung und der Populationsdichte aufgespannt wird. Insbesondere zeigen wir auf,  wie sich spontan langlebige, makroskopischen Spuren herausbilden und zeigen qualitatives Verhalten auf, das mit einem dynamischen Phasenübergang kompatibel ist. Dazu gehört auch eine Charakterisierung der Masse der system-überspannenden Pfade als potenzieller Ordnungsparameter. Darüber hinaus schlagen wir ein dynamisches Modell vor, welches auch die Anfangsphase der Pfadbildung beschreibt und das auf wenigen makroskopische Observablen basiert, darunter der Größe der Teilpopulation von Agenten, die einem Pfad folgen.

(Übersetzt mit Unterstützung durch www.DeepL.com/Translator)

Publikation:
Z. Mokhtari, R. I. A. Patterson and F. Höfling,
Spontaneous trail formation in populations of auto-chemotactic walkers,
New J. Phys. 24, 013012 (2022).

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