Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-37595
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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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