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doi:10.22028/D291-37595
Titel: | Optimal Non-Markovian Search Strategies with n-Step Memory |
VerfasserIn: | Meyer, Hugues Rieger, Heiko |
Sprache: | Englisch |
Titel: | Physical Review Letters |
Bandnummer: | 127 |
Heft: | 7 |
Verlag/Plattform: | American Physical Society |
Erscheinungsjahr: | 2021 |
DDC-Sachgruppe: | 500 Naturwissenschaften |
Dokumenttyp: | Journalartikel / Zeitschriftenartikel |
Abstract: | Stochastic search processes are ubiquitous in nature and are expected to become more efficient when equipped with a memory, where the searcher has been before. A natural realization of a search process with long-lasting memory is a migrating cell that is repelled from the diffusive chemotactic signal that it secretes on its way, denoted as an autochemotactic searcher. To analyze the efficiency of this class of nonMarkovian search processes, we present a general formalism that allows one to compute the mean firstpassage time (MFPT) for a given set of conditional transition probabilities for non-Markovian random walks on a lattice. We show that the optimal choice of the n-step transition probabilities decreases the MFPT systematically and substantially with an increasing number of steps. It turns out that the optimal search strategies can be reduced to simple cycles defined by a small parameter set and that mirrorasymmetric walks are more efficient. For the autochemotactic searcher, we show that an optimal coupling between the searcher and the chemical reduces the MFPT to 1=3 of the one for a Markovian random walk. |
DOI der Erstveröffentlichung: | 10.1103/PhysRevLett.127.070601 |
URL der Erstveröffentlichung: | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.070601 |
Link zu diesem Datensatz: | urn:nbn:de:bsz:291--ds-375956 hdl:20.500.11880/34010 http://dx.doi.org/10.22028/D291-37595 |
ISSN: | 1079-7114 0031-9007 |
Datum des Eintrags: | 14-Okt-2022 |
Bezeichnung des in Beziehung stehenden Objekts: | Supplemental Material |
In Beziehung stehendes Objekt: | https://journals.aps.org/prl/supplemental/10.1103/PhysRevLett.127.070601/appendices_mfpt_nonmarkov.pdf https://journals.aps.org/prl/supplemental/10.1103/PhysRevLett.127.070601/autochemotactic.mp4 |
Fakultät: | NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät |
Fachrichtung: | NT - Physik |
Professur: | NT - Prof. Dr. Heiko Rieger |
Sammlung: | SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes |
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