多物种Vicsek模型中图案形成的动力学理论

活性系统图案形成的理论理解仍是亟待解决的核心问题。由多物种组成的异构群体可以表现出单物种模型无法获得的极其多样的集体状态。本文推导了用于多物种自驱动粒子系统的动力学理论，粒子之间存在（反）对齐相互作用。我们先总结了二物种系统的数值结果，然后对粗糙化系统进行线性稳定性分析。我们发现理论预测与粒子仿真之间存在良好的一致性，所提出的动力学理论能够通过Turing-Hopf不稳定捕捉到新出现的共存相中的正确特征尺度。将该动力学框架扩展到具有循环对齐相互作用的多物种系统后，我们恢复了与相应微观模型仿真完全相同的涌现有序状态。更一般地地说，本文的动力学理论为分析多物种活性物质系统中的图案形成和集体有序提供了一个可扩展的框架。