气-水界面旋转磁性微盘图案中的序与信息

应用Shannon熵研究信息与结构之间的关系，已为分子和材料系统带来深刻见解。然而，直接观测和操纵原子与分子的困难，阻碍了这些系统作为进一步探索信息与结构联系的模型系统。此处，我们采用数百个在气-水界面自组织的旋转磁性微盘作为模型实验系统，生成具有不同有序程度的多种时空图案。以邻距离为信息承载变量，我们展示了信息、结构与相互作用之间的联系。最重要的是，我们在无需显式知晓相互作用的情况下建立了信息与结构之间的直接联系。最后，我们表明基于邻距离的Shannon熵是刻画结构变化的强有力观测量。我们的发现对于分析自然自组织系统与设计集体机器人具有参考意义。