主动布朗粒子通过视觉感知产生的涌现集体行为

通过模拟研究由自转向主动布朗粒子组成的系统，建立了一个最小认知集群模型。主动布朗粒子的动力学通过一种具有有限机动性的朝向响应进行扩展，该响应基于视觉锥和截断半径内邻居位置的瞬时视觉输入。系统展现出依赖于所选参数值、特别是排除体积相互作用存在与否的大规模自组织结构。我们分析并构建了二维中的涌现结构（如虫状结构、虫状-聚集体共存和六方密堆积结构）的相图。对粒子均方位移的分析显示，稀释系统和虫状相中呈现类 ABP 动力学；在密堆积结构极限下，主动扩散系数显著更小且依赖于团簇中粒子数。我们对团簇生长动力学的分析显示其与平衡态短程吸引胶体系统过程存在明显差异。具体而言，特定尺寸团簇生长和衰减的特征时间长于各向同性吸引胶体，我们将其归因于定向视觉感知的非互易性质。我们的模拟揭示了 ABP 特征相互作用（如体积排除和旋转扩散）与基于认知的相互作用及导航之间的强烈耦合。