学习布朗电影的远离平衡动力学
生物物理
2020-12-02 v1 软凝聚态物质
统计力学
摘要
延时显微成像可直接获取软物质与生命系统的动力学。在介观尺度上，此类显微实验揭示了具有热涨落与远离平衡起源的本征涨落。这些本征涨落连同测量噪声，对分析这些“布朗电影”的动力学提出了重大挑战。传统上，分析此类实验数据的方法依赖于追踪嵌入或内源探针。然而，通常并不清楚如何选择合适的示踪物；尤其在复杂多体系统中，哪些自由度最能揭示其远离平衡特性并不明显。在此，我们引入一种替代性的、无追踪方法，通过对布朗电影的无监督分析克服这些困难。我们发展了基于耗散选取模态基的降维方案，随后在该基下学习远离平衡动力学并估计熵产生率。此外，我们推断系统中的时间分辨力场图，并表明该方法可扩展至大系统，从而提供微观力探针的潜在替代方案。在用一个最小双珠模型对方法进行基准测试后，我们以受活性生物聚合物凝胶启发的例子说明了其更广泛的适用性。
引用
@article{arxiv.2001.08642,
title = {Learning the Non-Equilibrium Dynamics of Brownian Movies},
author = {F. S. Gnesotto and G. Gradziuk and P. Ronceray and C. P. Broedersz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.08642},
year = {2020}
}