Wildebeest herds on rolling hills: Flocking on arbitrary curved surfaces
Notice bibliographique
Résumé
The collective behavior of active agents, whether herds of wildebeest or microscopic actin filaments propelled by molecular motors, is an exciting frontier in biological and soft matter physics. Almost three decades ago, Toner and Tu developed a continuum theory of the collective action of flocks, or herds, that helped launch the modern field of active matter. One challenge faced when applying continuum active matter theories to living phenomena is the complex geometric structure of biological environments. Both macroscopic and microscopic herds move on asymmetric curved surfaces, like undulating grass plains or the surface layers of cells or embryos, which can render problems analytically intractable. In this paper, we present a formulation of the Toner-Tu flocking theory that uses the finite element method to solve the governing equations on arbitrary curved surfaces. First, we test the developed formalism and its numerical implementation in channel flow with scattering obstacles and on cylindrical and spherical surfaces, comparing our results to analytical solutions. We then progress to surfaces with arbitrary curvature, moving beyond previously accessible problems to explore herding behavior on a variety of landscapes. This approach allows the investigation of transients and dynamic solutions not revealed by analytic methods. It also enables versatile incorporation of new geometries and boundary conditions and efficient sweeps of parameter space. Looking forward, the paper presented here lays the groundwork for a dialogue between Toner-Tu theory and data on collective motion in biologically relevant geometries, from drone footage of migrating animal herds to movies of microscopic cytoskeletal flows within cells.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».