自驱动粒子系统中异质性诱导的车道与条带形成

相互作用的自驱动粒子的集体运动描述了多种类型的协调动力学与自组织。典型的例子是排列或车道形成，它们可与其他有序结构和非均匀图案一同观察到。在本文中，我们研究两类异质性在双物种自驱动粒子系统中的影响。我们表明异质性可普遍引发运动中的分离，并识别出两种异质机制。当异质性静态地存在于个体特征中（淬灭无序）时，出现平行于运动方向的纵向车道。而横向条带垂直于运动方向，由相互作用中的动态异质性（退火无序）产生。在这两种情况下，随着异质性增加，发生从无序到具有车道或条带图案的有序态的非线性转变。这些普遍特征在一阶和二阶运动模型以及不同与粒子速度和大小相关的特征参数下均可观察到。模拟结果表明，集体动力学在较短时间内发生，平稳持续，并对随机扰动具有部分鲁棒性。