环境记忆促进带归巢返回的搜索

自然界中的搜索过程常被归巢返回所打断，这些返回重置了觅食动物、鸟类和昆虫的位置。许多理论、数值与实验研究现已表明，该策略可极大促进搜索，这或能解释其普遍性。为进一步促进搜索，觅食者还以群体方式运作：以高度复杂的方式改造其周边环境，例如留下化学气味轨迹以铭刻先前出行的记忆。在此，我们设计了一项受控实验以表明，即便对于单个、非智能的搜索者，仅限于与周围环境进行简单物理交互，此类“环境记忆”带来的益处也是显著的。为此，我们采用一个自推进刚毛机器人，在布满可被其推动的障碍物的场地内随机移动。为模拟归巢返回，我们在恒定时间间隔重置刚毛机器人的位置。我们表明，机器人留下的轨迹产生一种环境记忆，通过增大有效扩散系数来促进搜索。旨在捕捉实验本质物理的数值模拟与理论估计支持了我们的结论，并表明这些结论不限于本文所研究的特定系统。