観測からの動的法則の発見:自己推進相互作用コロイドの場合【JST・京大機械翻訳】

Ruiz-Garcia Miguel; Gutierrez C. Miguel Barriuso; Alexander Lachlan C.; Aarts Dirk G. A. L.; Ghiringhelli Luca; Valeriani Chantal

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202208367482456 整理番号：22P0311496

観測からの動的法則の発見:自己推進相互作用コロイドの場合【JST・京大機械翻訳】

Discovering dynamic laws from observations: the case of self-propelled, interacting colloids

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発行年： 2022年03月28日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2023年07月19日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

活性物質は,広範囲の時間と長さスケールを,細胞グループと合成自己推進粒子から,魚類の学校,鳥の群,またはヒト群衆に及んでいる。これらのシステムを記述する理論的枠組みは,普遍的な現象学の発見において大きな成功を示した。しかし,さらなる進展は,各システム内の個々の要素の力学を制御する力を決定する困難さによってしばしば負荷される。この局所情報へのアクセスは,システムを支配する物理学を理解し,観測された集団現象を説明できるモデルを作成するための鍵である。本研究では,粒子の個々の動力学を制御する能動および二体力を学習するために,システムの集団運動を用いるグラフニューラルネットワークである機械学習モデルを提案した。異なる相互作用ポテンシャルと活性レベルを考慮して,活性ブラウン粒子の数値シミュレーションを用いてこの手法を検証した。最後に,このモデルを電気泳動Janus粒子の実験に適用し,コロイドの動力学を制御する活性及び二体力を抽出した。これにより,系の挙動を支配する物理を明らかにすることができた。電場と面積分率に依存する活性力を抽出する。また,これらのコロイド間の支配的な力が一定の長さスケールと遮蔽された静電相互作用であると提案した電場との二体相互作用の依存性を発見した。この方法論が,活性粒子の実験システムの研究とモデリングのための新しい道を開くことを期待する。【JST・京大機械翻訳】

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コロイド化学一般

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