我们研究在有界一维环境中、以速率 r 进行随机位置重置的随机搜索,其中扩散率 D(x) 依赖于空间位置。对于任意形状的 D(x) 以及相关乘性随机过程的不同规定,我们得到了在给定初始位置和重置位置时到达目标的平均时间 T(平均首次通过时间)的解析表达式,并与随机模拟结果高度吻合。对于任意 D(x),我们在 Stratonovich 情形下得到了 T 的精确闭式表达式;而对于 Itô 和 anti-Itô 等其他规定,我们推导了小速率 r 和大速率 r 下的渐近近似。对于线性等特定形式的 D(x),我们还在任意规定下获得了精确结果,从而能够概述并讨论扩散异质性对带重置随机搜索引入的主要效应。我们探究了重置的有效性如何随不同类型的异质性而变化。
英文摘要:
We investigate random searches under stochastic position resetting at rate $r$, in a bounded 1D environment with space-dependent diffusivity $D(x)$. For arbitrary shapes of $D(x)$ and prescriptions of the associated multiplicative stochastic process, we obtain analytical expressions for the average time $T$ for reaching the target (mean first-passage time), given the initial and reset positions, in good agreement with stochastic simulations. For arbitrary $D(x)$, we obtain an exact closed-form expression for $T$, within Stratonovich scenario, while for other prescriptions, like Itô and anti-Itô, we derive asymptotic approximations for small and large rates $r$. Exact results are also obtained for particular forms of $D(x)$, such as the linear one, with arbitrary prescriptions, allowing to outline and discuss the main effects introduced by diffusive heterogeneity on a random search with resetting. We explore how the effectiveness of resetting varies with different types of heterogeneity.
Heterogeneous planar diffusion with axisymmetric power-law decaying diffusion coefficient under stochastic resetting
Research Center for Computer Science and Information Technologies, Macedonian Academy of Sciences and Arts(马其顿科学院与艺术院计算机科学与信息技术研究中心);Institute of Physics, Faculty of Natural Sciences and Mathematics, Ss. Cyril and Methodius University(圣西里尔和梅托迪乌斯大学自然科学与数学学院物理研究所);Department of Physics, Korea University(高丽大学物理系);Laboratoire de Physique et Chimie Théoriques (CNRS UMR 7019), Université de Lorraine Nancy(洛林大学南锡分校理论与物理化学实验室);Centro de Física Teórica e Computacional, Universidade de Lisboa(里斯本大学理论与计算物理中心);Departamento de Física, Universidade Estadual de Maringá(马里纳州立大学物理系)
Partial Localization and Multifractality in Heterogeneous Population Growth with Resetting
Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);ENS and PSL University, Sorbonne Université, Université Paris Cité(巴黎高等师范学院与巴黎文理研究大学,索邦大学,巴黎西岱大学);Capital Fund Management(资本基金管理公司)
Resetting mediated navigation of active Brownian searcher in a homogeneous topography
Indian Statistical Institute(印度统计研究所);International Institute of Information Technology(国际信息技术学院);The Institute of Mathematical Sciences(数学科学研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴哈国家研究所)
Proxitaxis: an adaptive search strategy based on proximity and stochastic resetting
LPTMS, CNRS, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay(巴黎第十一大学);International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究院理论科学中心);Raman Research Institute(拉曼研究所)
Stochastic Resetting Accelerates Reinforcement Learning Beyond Random Search
Biophysics Program, Stanford University(斯坦福大学生物物理项目);School of Physics, University of Sydney(悉尼大学物理学院);National Institute for Theory and Mathematics in Biology, Northwestern University(生物理论与数学国家研究所,西北大学);The University of Chicago(芝加哥大学);Princeton-CUNY Center for the Physics of Biological Function, The Graduate Center, CUNY(普林斯顿-纽约大学生物物理功能中心,纽约大学研究生中心)
The Institute of Mathematical Sciences(数学科学研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所);Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques (LPTMS), CNRS, Univ. Paris-Sud, Universite Paris-Saclay(理论与统计物理实验室(LPTMS),法国国家科学研究中心,巴黎第十一大学,巴黎萨克雷大学)
Approach to Steady-State in Nested Resetting Processes
Laboratoire de physique de l’École normale supérieure, CNRS, PSL University, Sorbonne Université, and Université Paris-Cité(巴黎高等师范学院物理实验室,法国国家科学研究中心,巴黎文理研究大学,索邦大学,巴黎西岱大学)
Optimal threshold resetting in collective diffusive search
The Institute of Mathematical Sciences(马修研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立学院);School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University(哈佛大学工程与应用科学学院);Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques (LPTMS), Université de Paris-Sud, Université Paris-Saclay(巴黎第十一大学/萨克雷大学理论与统计物理实验室)
Rank-dependent optimal resetting in multiparticle search
The Raymond and Beverley School of Chemistry, Tel Aviv University(特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利化学学院);The Raymond and Beverley School of Physics & Astronomy, Tel Aviv University(特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利物理与天文学院)
First order transition for the optimal search time of Lévy flights with resetting
我们研究分析一个间歇性的搜索过程中的一个维度。在原点有一个不动的目标,一个目标经历一个从$x_0\geq0$开始的离散时间跳跃过程,其中连续跳跃独立于任意跳跃分布$f(η)$绘制。此外,以概率$0\leq r \leq1$,将该指针的位置重置到其初始位置$x_0$。搜索策略的效率由找到目标的平均时间来表征,即,到原点的平均首次通过时间(MFPT)。对于任意的跳跃分布$f(η)$、初始位置$x_0$和复位概率$r$,我们解析地计算了MFPT.对于由Lévy指标$0<μ< 2$刻画的重尾Lévy稳定跳跃分布,我们证明了对于任何给定的$x_0$,MFPT在$(μ,r)$平面上的全局极小值位于$(μ^*(x_0),r^*(x_0))$ .我们发现一个显着的一阶相变$x_0$跨越一个临界值$x_0^*$在最佳参数的变化不连续。我们的分析结果与数值模拟吻合得很好。