蚁群中趋向性运动的建模：招募与轨迹形成

我们提出了一个主动行走者模型，用于描述通过化学信号进行通信的单个蚂蚁的运动。假设通信表现为随时间变化的信息素场，该场通过趋向性反馈到蚂蚁的运动中：个体能够感知信息素浓度场的梯度并相应调整其朝向。该个体模型采用极坐标下的朗之万方程组形式，由二维高斯涨落驱动，并针对两个信息素场做出朝向改变：一个来自蚁巢，另一个由蚂蚁在找到食物源后返回蚁巢的途中主动释放。我们显式追踪了这两个场在三维中的演化。所提出的将信息素场与朝向改变相关联的趋向性模型类似于韦伯定律，但仅显式依赖于信息素浓度的梯度。我们确定了模型参数的取值范围，使得两种关键觅食模式得以涌现：对新发现食物源的成功招募，以及全蚁巢范围的轨迹网络。