相互作用个体系统中 Lévy 行走的涌现
统计力学
2017-04-05 v1 软凝聚态物质
适应与自组织系统
细胞行为
摘要
近期实验（G. Ariel 等人，Nature Comm. 6, 8396 (2015)）揭示了聚集细菌的一种引人注目的行为：它们的集体运动从根本上从简单扩散转变为超扩散 Lévy 行走动力学。我们引入了一个非线性非马尔可夫持久随机游走模型来解释超扩散 Lévy 行走的涌现。我们表明，个体之间的对齐相互作用可以导致均方位移的超扩散增长以及方差无限大的幂律步长分布。主要结果是，超扩散行为作为一种非线性集体现象涌现，而非源于对步长幂律分布的标准假设。同时，我们发现排斥/碰撞效应导致幂律分布的密度依赖指数缓化。这定性地解释了实验中观察到的随着贻贝密度增加从超扩散到扩散的转变（M. de Jager 等人，Proc. R. Soc. B 281, 20132605 (2014)）。
引用
@article{arxiv.1606.09362,
title = {Emergence of L\'{e}vy Walks in Systems of Interacting Individuals},
author = {Sergei Fedotov and Nickolay Korabel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.09362},
year = {2017}
}