受限自驱动粒子行为中二阶相变的实验与数值研究

本研究在圆形区域内对受限自驱动粒子的行为开展实验探究，采用能够进行运动、通信和信息处理的小型商用机器人。这些机器人基于两种内部状态执行顺时针或逆时针的圆周轨迹。利用基于多数的随机决策算法，每个机器人可根据两个邻近机器人的状态反转其方向。通过调控控制交互的控制参数，系统表现出从所有机器人随机旋转到统一同向旋转的状态转变。此外，该转变显著影响机器人的轨迹。为将发现推广至更大系统，我们引入一个数学模型，得以刻画有序转变类型及所得轨迹。结果显示了从活性布朗运动到手性运动的二阶相变。最后，我们分析了区域内的粒子密度，考察其随系统尺寸与控制参数的变化关系。