Closed-loop control strategy with improved current for a flashing ratchet
我们展示了如何打开和关闭集体布朗电动机的棘轮电位，仅取决于粒子的位置，以获得高于或至少等于任何周期性闪烁引起的电流。最大化的瞬间速度原来是一个粒子的最佳协议，但仍然击败了一个周期性的切换时，被认为是一个足够大的粒子系综。本文中提出的协议，虽然不是最佳的，产生近似相同的电流作为一个粒子的最佳协议，并作为一个无限数量的最佳周期性切换。
2007-09-19 cond-mat.stat-mech
Mechanical coupling in flashing ratchets
通过研究等间距点粒子组成的棒状链的过阻尼行为，研究了具有内部结构的刚性物体在闪烁棘轮势中的输运问题。在1D中，分析论证表明，响应于改变链的尺寸或热浴的温度，速度可以多次反向。物理原因是，机械耦合的物体所经历的有效电势可以具有与单个物体不同的对称性。所有的分析预测证实了布朗动力学模拟。这些结果可能提供一个简单的，粗粒度的分子马达运输模型，将一个对象的大小和旋转自由度的运输机制。
2006-02-04 cond-mat.stat-mech
Markovian description of a wide class of feedback-controlled systems: Application to the feedback flashing ratchet
本文为包含测量误差的广泛反馈控制系统建立联合随机过程的马尔可夫描述，并以反馈闪烁棘轮为例说明其应用。
2024-07-23 cond-mat.stat-mech
Flashing subdiffusive ratchets in viscoelastic media
我们研究了周期性和随机闪烁电位中的亚扩散棘轮输运。由于粘弹性环境的影响，中心布朗粒子与周围的辅助布朗准粒子弹性耦合。与布朗运动的标准动力学模型类似，外力只影响中心粒子的运动，而不直接影响环境自由度（见视频）。只需少数辅助布朗粒子就足以模拟许多时间几十年的次扩散。时间调制的潜力违反了热细致平衡的对称性，并诱导异常subdiffusive电流表现出显着的质量在低温下，以及一些其他令人惊讶的功能，如在低温下的饱和，和多个反转的传输方向上的驱动频率的变化在非绝热制度。我们的研究概括了经典的布朗电机在粘性粘弹性环境中工作，如生物细胞的细胞质或致密的聚合物溶液。
2012-01-25 cond-mat.stat-mech
Levy ratchets with dichotomic random flashing
附加对称Lévy噪声可以诱导过阻尼粒子在静态非对称势场中的定向输运。我们研究，数值和分析，在这样的Lévy棘轮系统中的一个额外的二分法随机闪烁的效果。为此，我们分析和解决相应的分数Fokker-Planck方程，我们检查结果与朗之万模拟。我们研究了电流作为Lévy噪声的稳定性指数、噪声强度和闪光参数的函数的行为。我们发现，闪烁允许在很宽的范围内增强和减少静态Lévy棘轮电流，这取决于频率和不对称性的乘法二分噪声，并在添加剂Lévy噪声参数。因此，我们的研究结果扩展到广泛分布的噪声的情况下，与高斯噪声的二分闪烁棘轮。
2011-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
The tilted flashing Brownian ratchet
闪烁的布朗棘轮是一个随机过程，交替在两个制度，一个一维的布朗运动和布朗棘轮，后者是一个一维的扩散过程，漂移到一个周期性的非对称性的最小电位。结果是定向运动。在存在沿与定向运动相反的方向作用的静态均匀力的情况下，定向运动效应减小（甚至反转）。这样的过程可以被称为倾斜闪光布朗棘轮。我们展示了如何可以研究这个过程的数值，使用随机游动近似，或等价地，使用数值解的福克-普朗克方程。随机模拟是另一种可行的方法。
2019-01-24 cond-mat.stat-mech math.PR
Fluctuation Theorem for the flashing ratchet model of molecular motors
分子马达将ATP水解产生的化学能转化为机械能。一个被充分研究的分子马达模型是闪烁棘轮模型。我们发现，这个模型表现出的波动关系称为Gallavotti-Cohen对称性。我们的研究强调了这样一个事实，即只有当化学和机械自由度都包括在描述中时，对称性才存在。
2009-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Feedback control in a collective flashing ratchet
研究了反馈控制闪烁棘轮中的布朗粒子系综。棘齿电位根据粒子的位置打开和关闭，目的是使电流最大化。我们详细研究了一个协议，最大限度地提高即时速度的质心的合奏在任何时候。该协议是最佳的一个粒子和执行比任何定期闪烁的合奏中等大小，而击败了随机或定期切换大合奏。
2004-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Time-Delayed Feedback control of a flashing ratchet
闭环或反馈控制棘轮使用关于系统状态的信息来操作，目的是最大化系统的性能。在本文中，我们调查的时间延迟的反馈协议，执行瞬时最大化的质心速度的影响。对于一个和几个粒子的情况下，通量随着延迟的增加而减小，作为系统的当前状态与控制器使用的信息的去相关的效果，但是延迟的闭环协议成功地执行比开环协议更好，只要延迟小于布朗棘轮的特征时间。对于许多粒子的情况下，我们还表明，对于小延迟的质心速度减小的延迟增加。然而，对于大的延迟，我们发现令人惊讶的结果，延迟的存在可以提高性能的非延迟反馈棘轮和通量可以达到最大值与最优周期协议。这种现象是一个动态政权的出现的结果，其中存在的延迟反馈稳定一个准周期解或几个（多稳定性），这类似于在所谓的阈值协议中获得的解决方案。我们的分析和数值结果指向的反馈控制棘轮，执行等于或优于其最佳开环版本的实验实施的可行性。
2007-11-05 cond-mat.stat-mech
Deep reinforcement learning for feedback control in a collective flashing ratchet
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
集体闪烁棘轮传输布朗粒子使用空间周期性的，不对称的，和时间依赖的开关可切换的潜力。通过基于颗粒位置的反馈控制，该系统中颗粒的净电流可以显著增加。已经提出了几个最大化电流的反馈政策，但还没有找到最佳的政策，为一个中等数量的粒子。在这里，我们使用深度强化学习（RL）来寻找最佳策略，结果表明，使用合适的神经网络架构构建的策略优于以前的策略。此外，即使在延迟反馈的情况下，潜在的开关切换延迟，我们证明了深RL提供的政策提供更高的电流比以前的策略。
2021-03-25 cond-mat.stat-mech cs.LG
Threshold feedback control for a collective flashing ratchet: threshold dependence
我们研究了集体闪烁棘轮的阈值控制协议。特别是，我们分析的阈值上的值的电流的依赖性。我们已经找到了小的阈值依赖性的几个和许多粒子的情况下的解析表达式。对于少数粒子，电流是阈值的递减函数，因此，对于零阈值达到最大电流。相反，对于许多粒子，最佳阈值具有非零的有限值。我们已经数值检查的关系，允许获得的最佳阈值为无限数量的粒子从最佳周期的周期性协议。这些最佳阈值的无限数量的粒子给出了良好的结果，许多粒子。此外，由于电流对这些阈值的平滑依赖性，它们也为少数粒子提供了良好的结果。
2006-09-04 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
White noise flashing Brownian pump
研究了由随机闪烁棘轮机制驱动的粒子布朗泵。泵送装置嵌入在有限区域中，并由颗粒储存器限定。在稳定状态下，我们精确地计算了空间密度分布，两个水库之间的浓度比和粒子通量。一个简单的数值方案，允许所有这些可观察到的量的一致评价。
2007-09-06 cond-mat.stat-mech
Memory-Induced Transport and Arrest in Flashing Ratchets: From Superdiffusion to Clustering
研究揭示了在单文件运动中，非马尔可夫噪声诱导粒子从超扩散到聚团的动态转变，为拥挤系统输运调控提供新视角。
2025-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport reversal in a delayed feedback ratchet
反馈闪烁棘轮是热整流器，其使用关于系统状态的信息来操作周期性电位的接通和关断。由于反馈协议的不对称性，它们甚至可以在对称电势下诱导定向传输。我们在这里调查的反馈闪烁棘轮的动力学时，棘轮电位和反馈协议的不对称有利于在相反的方向上运输。在控制策略中引入时间延迟允许人们非平凡地调整导致有趣的动态的竞争不对称的相对相关性。我们表明，不对称之间的竞争导致大延迟电流反转。对于小合奏的粒子电流反转出现的结果出现的开环一样的动力学制度，而对于大合奏的粒子，它可以被理解为准周期解的稳定的结果。我们还评论了这些反馈棘轮的实验可行性及其潜在的应用。
2008-05-06 cond-mat.stat-mech
Diffusion accompanying noise induced transport in frictional ratchets
研究了在高斯白噪声涨落存在下，过阻尼布朗粒子在摩擦棘轮系统中的噪声诱导输运。导出了电流和扩散系数的解析表达式，并通过它们的比值讨论了输运的可靠性或相干性。我们发现，摩擦棘轮表现出更大的连贯性相比，闪烁和摇摆棘轮。
2004-09-11 cond-mat.stat-mech
Asymmetry-controlled resonant transport in a Brownian flashing ratchet
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究院摩哈利分校）；Tata institute of fundamental research（塔塔基础研究所）
该研究针对带分段线性不对称周期势的一维布朗闪烁棘轮，通过数值模拟揭示其稳态电流对切换频率的非单调依赖关系，明确了共振频率的标度规律并给出物理解释。
2026-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Information and flux in a feedback controlled Brownian ratchet
我们研究了闪烁布朗棘轮的反馈控制版本，其中闪烁电位的应用取决于被控制粒子的状态。鉴于棘轮作为麦克斯韦的恶魔，我们研究之间存在的关系，作为一个整流器的随机运动和恶魔通过测量收集的信息量的恶魔的性能。在一个简单的测量模型的背景下，我们推导出的反馈棘轮作用于一个粒子和几个粒子时引起的通量的解析表达式，并将这些结果与其开环版本，它的操作没有信息。我们的主要发现是，在反馈的情况下，通量有一个上限成正比的平方根的信息。我们的研究结果提供了一个定量分析的信息反馈棘轮的价值，以及一个有效的描述不完美或嘈杂的反馈棘轮相关的实验应用。
2008-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Discrete--time ratchets, the Fokker--Planck equation and Parrondo's paradox
Parrondo的游戏表现出明显的悖论，即失败的策略可以结合起来赢得，并在文献中产生了重大的多学科兴趣。在这里，我们回顾了最近的两种方法，基于福克-普朗克方程，严格建立Parrondo的游戏和一个物理模型之间的连接被称为闪烁布朗棘轮。这就产生了一组新的Parrondo的游戏，其中原来的游戏是一个特殊的情况。对于第一次，我们通过离散时间马尔可夫链（DTMC）分析，产生获胜率方程和探索的参数空间的矛盾行为发生的新的游戏进行了完整的分析。
2003-08-29 cond-mat.stat-mech
Parrondo's games and the zipping algorithm
我们研究之间的关系离散时间版本的闪烁棘轮称为Parrondo的游戏和压缩技术最近使用的热棘轮评估信息-负熵-布朗粒子和波动源之间的转移。我们提出了一些结果，不同版本的Parrondo的游戏，显示所有这些都是一个很好的定性协议之间的增益和逆的熵。
2004-02-20 cond-mat.stat-mech
Using tensor network states for multi-particle Brownian ratchets
对布朗棘轮的研究告诉我们，时间周期驱动如何支持产生非平衡输运的时间周期稳态。当单个粒子在一维中传输时，可以根据电势来合理化电流，但是实验努力已经超越了单体情况，进入了具有许多相互作用的载体的系统。工作与晶格模型的体积排除粒子在一个维度上，我们分析了相互作用的影响上的闪烁棘轮的电流。为了克服多体问题，我们采用了时间相关的变分原理与二叉树张量网络，方法在一个配套文件中详细讨论。张量网络方法不是传播单个轨迹，而是通过可控的变分近似在多体构型上传播分布。的计算，再现吉莱斯皮轨迹采样，确定和解释的最大电流的频率的移位，以更高的驱动频率的晶格占有率增加。
2022-01-12 cond-mat.stat-mech
Information and maximum power in a feedback controlled Brownian ratchet
闭环或反馈控制棘轮是布朗马达，其使用关于系统状态的信息来操作。对于这些棘轮，我们计算的功率输出，我们调查它与反馈控制中使用的信息的关系。我们得到了单粒子和少粒子闪烁棘轮的解析表达式，我们发现，最大功率输出有一个上限成正比的信息。此外，我们表明，从改变最佳的开环棘轮的结果，以闭环棘轮的功率输出的增加也有一个上界，是线性的信息。
2007-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Transverse rectification of disorder-induced fluctuations in a driven system
数值研究了二维棘轮势场中粒子的过阻尼运动。在所提出的设计中，所谓的几何棘轮类型，响应于恒定力的单个粒子的平均速度具有横向分量，该横向分量可以由热或其他无偏波动的存在引起。我们发现，额外的淬火无序可以强烈地增强在低温下的横向漂移，尽管减少横向迁移率。我们表明，在一般条件下，整流的横向速度的驱动粒子流体是相当于一个一维闪烁棘轮工作在驱动相关的有效温度，通过广义爱因斯坦关系定义的响应。
2006-10-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Open Problems on Information and Feedback Controlled Systems
反馈或闭环控制允许动态系统将其性能提高到热力学第二定律所规定的极限。可以预期，在该限制内，系统性能随着控制器使用更多关于系统的信息而增加。然而，尽管最近取得了相关的进展，一个一般的和完整的正式的发展，以证明这一声明使用信息论仍然缺乏。我们在这里提出的国家的最先进的和主要的开放性问题，包括反馈控制的相关操作的冗余度和反馈控制的连续操作方面。要牢固地建立反馈控制系统的热力学，就需要对这些问题有完整的回答。其他相关的未决问题涉及的反馈控制闪光棘轮的性能的限制，和纳米技术设备和生物系统的操作和性能的理论结果的影响。
2012-05-20 cond-mat.stat-mech
Uncertainty relation under information measurement and feedback control
在这里，我们调查的不确定性的经典系统中的动态可观的操作重复测量和反馈控制的精度应提高在存在的外部控制器，但有限的信息量从测量。我们证明了熵产生和信息量在时间反演下对反对称的任意可观测量的涨落具有约束作用。信息项是相互熵产生和Kullback-Leibler散度之和，它表征了测量结果的不可逆性。结果适用于有限的观察时间和连续和离散时间系统。我们应用推导出的关系研究的精度闪烁布朗棘轮。
2019-12-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Information in feedback ratchets
本文针对空间连续的反馈闪烁棘轮系统，提出从控制动作序列熵计算信息熵降低的方法，并发现考虑该熵降低后棘轮效率在所有参数范围内均表现良好，凸显了其在热力学平衡中的关键作用。
2023-03-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
