主动流网络中的信息传输与信号置换
生物物理
2018-05-08 v2 软凝聚态物质
统计力学
新兴技术
摘要
最近的实验表明，在狭窄通道状几何中，天然和人造微游动体都会自组织形成稳态的定向流。这表明流动活性物质的网络可作为新型自主微流控器件。然而，关于信息如何在这些远离平衡态的系统中传播却知之甚少。通过与自旋冰顶点模型（spin-ice vertex models）的数学类比，我们在此研究了一般不可压缩主动流网络（AFNs）的输入-输出特性。我们的分析表明，通过 AFN 的信息传输本质上不同于传统的压力或电压驱动网络。六边形阵列上的主动流比其被动对应物在更长距离上保持输入信息，并且对体拓扑缺陷高度敏感，仅从边缘输入-输出分布即可推断缺陷的存在。这种敏感性进一步允许对并行输入进行受控置换，揭示了活性物质与群论之间意想不到的联系，该联系可指导由活性物质促进的新型微流控混合策略，并有助于设计通用的自主信息传输网络。
引用
@article{arxiv.1705.00589,
title = {Information transmission and signal permutation in active flow networks},
author = {Francis G. Woodhouse and Joanna B. Fawcett and Jörn Dunkel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.00589},
year = {2018}
}