流体驱动分支物理中的开发-探索转变

自组织分支结构可在简单和复杂流体中作为界面不稳定性自发涌现，由体材料流变学、边界约束和界面强迫的相互作用驱动。在我们的实验中，在装有屈服应力流体的 Hele-Shaw 单元中，向源和汇之间注入染料，揭示了随注入速率变化的形态突变。慢速注入导致连接源和汇的直接路径，而快速注入导致快速分支形态，最终汇聚到汇。这种从开发型（直接）到探索型（分支）策略的转变类似于生物系统中的搜索策略；然而，这里它在一个简单的物理系统中涌现，源于全局约束（流体守恒）和开关式局部材料响应的结合。我们表明，在转变点实现突破所需的流体量最小，且这些树状分支模式中存在速度与准确性的权衡。总的来说，我们的研究为流体计算提供了一个具身范式，由局部材料响应（本体）和全局边界条件（环境）共同驱动。