自由能采集优化的普适界

从环境中采集自由能对于许多生物和人工系统的运行至关重要。我们研究在马尔可夫系统中通过优化一组反应所能达到的最大采集速率，这些反应可能受到拓扑、动力学和热力学约束。我们证明最大采集速率可表示为变分原理，并在三种具有物理意义的情形下给出其闭式解。我们的方法对于最优设计以及量化已有反应的效率具有意义。我们的结果在嗜盐菌视紫红质（一种来自古菌的光驱动质子泵）上得到说明，发现在现实条件下其接近于最优。