复杂输运网络从简单低级行为中的涌现与动力学演化
新兴技术
2015-03-29 v1 适应与自组织系统
摘要
真黏菌（Physarum polycephalum）是最近被深入研究的例子，展示了复杂的输运网络如何从简单的自催化和自组织局部相互作用中涌现，并适应变化的环境条件和外部扰动。黏菌网络在总路径长度、最小连通性和网络弹性方面还表现出计算上理想的输运效率度量。尽管在基于实验设置中观察到的特征对黏菌网络（及其他生物输运网络）的行为进行数学建模方面已取得显著进展，但其初始涌现——特别是其长期持久性和演化——仍知之甚少。我们提出了一种低层、自下而上的涌现输运网络建模方法。在一耗散环境中，一群简单的类粒子代理耦合旁分泌趋化行为，导致了持久、复杂结构的自发涌现。还观察到了以网络表面最小化形式存在的二阶涌现行为，这有助于网络的长期演化和动力学。该框架被扩展以允许数据展示，并利用该种群执行网络最小化问题的直接（空间）近似。采用了三种方法，大致对应于黏菌在不同环境条件下的行为。最后，总结了这种低级方法并展望了进一步的研究。
引用
@article{arxiv.1503.06579,
title = {The Emergence and Dynamical Evolution of Complex Transport Networks from Simple Low-Level Behaviours},
author = {Jeff Jones},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.06579},
year = {2015}
}