活性液滴的最优输运与控制

理解活性系统所展现的复杂时空模式近来备受关注。与这一正问题互补的是控制活性物质的反问题。在此,我们利用最优控制理论提出输运一细长活性流体液滴的问题,并确定活性应力的动态剖面以使其以最小黏性耗散移动。通过基于润滑理论用低阶描述对液滴的位置与尺寸进行参数化,我们揭示了一种自然的“聚集-移动-铺展”策略,该策略给出了液滴相对于其尺寸的最大可实现位移的最优界。在连续介质情形下,被动表面张力与活性控制之间的竞争产生更丰富的行为,出现无效振荡与复杂液滴形态,其在内部耗散与输运代价之间权衡以选择最优策略。我们的工作将活性流体动力学与最优控制结合在一个易于处理且可解释的框架中,并开始为活性物质的时空操控铺平道路。