Collaborative Research: Hierarchical kinetic models for chemically and hydrodynamically coupled organisms

合作研究:化学和流体动力学耦合生物体的分级动力学模型

基本信息

  • 批准号:
    1021818
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-10-01 至 2014-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project develops the mathematical foundations underlying the kinetic theory of self-propelled particles. A kinetic theory approach is used to describe the probability densities of the positions and velocities of all the particles. The mathematical analysis is adapted from theories used to describe ensembles of molecules, to include self-propulsion. The resulting equations provide a means by which statistical properties of a collection of hydrodynamically interacting, self-propelled particles can be computed. Using these methods, three properties of the dynamics of self-propelled particles are explored--their hydrodynamic coupling, their birth and death, and their interactions with boundaries.The dynamics of self-propelled particles is a physical model relevant to a wide range of real-world systems including animal swarming, bacterial swimming, and multi-robot ensembles. New, more efficient mathematical tools are needed to efficiently compute the main properties of swarms of particles. This project develops such tools using kinetic theory, in which functions describing the probabilities of each particle having a certain position and velocity. Equations that these functions obey are derived and their solutions explored and analyzed. Using the appropriate equations, the investigators study how particles couple to each other through their common fluid environment, how particles annihilate and reproduce, and how particles behave near solid boundaries. Applications of the insight gained during this project include potentially a mechanistic understanding of how bacterial biofilms form, how aquatic organisms optimize their swimming, and how a collection of communicating man-made robots, such as autonomous marine vehicles, can be better controlled.
这个项目发展了自推进粒子动力学理论的数学基础。 一个动力学理论的方法是用来描述的概率密度的位置和速度的所有粒子。数学分析改编自用于描述分子集合的理论,包括自推进。 由此产生的方程提供了一种方法,通过它的统计特性的流体动力学相互作用,自推进粒子的集合可以计算。 使用这些方法,自推进粒子的动力学的三个属性进行了探索-他们的流体动力学耦合,他们的出生和死亡,他们与boundarys.The自推进粒子的动力学是一个物理模型相关的范围广泛的现实世界的系统,包括动物群集,细菌游泳,和多机器人合奏。 需要新的、更有效的数学工具来有效地计算粒子群的主要性质。该项目使用动力学理论开发此类工具,其中函数描述每个粒子具有特定位置和速度的概率。 这些功能服从的方程推导和他们的解决方案进行了探索和分析。 使用适当的方程,研究人员研究粒子如何通过共同的流体环境相互耦合,粒子如何湮灭和复制,以及粒子在固体边界附近的行为。 在这个项目中获得的洞察力的应用包括潜在的机械理解细菌生物膜如何形成,水生生物如何优化它们的游泳,以及如何更好地控制一系列通信的人造机器人,如自主海洋车辆。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tom Chou其他文献

Physical Chemistry Chemical Physics Physical Chemistry of Biomolecular Motors and Machines Guest Editor: Anatoly Kolomeisky (rice University) Papers Twist–stretch Coupling and Phase Transition during Dna Supercoiling Opening the Arg-glu Salt Bridge in Myosin: Computational Study the Energetics of Al
物理化学 化学物理 生物分子电机和机器的物理化学 客座编辑:Anatoly Kolomeisky(莱斯大学)论文 DNA 超螺旋过程中的扭转拉伸耦合和相变 打开肌球蛋白中的 Arg-glu 盐桥:计算研究 Al 的能量学
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Y. Sheinin;Michelle D. Wang;Chem;I. Kaliman;Bella Grigorenko;Maria Shadrina;Del R. Jackson;J. Baker;R. K. Das;A. Kolomeisky;A. Zemel;Alex Mogilner;Phys Chem;Phys;Mark E. Arsenault;Yujie Sun;H. Bau;Yale E;Adrian W. R. Serohijos;Denis Tsygankov;Shubin Liu;T. Elston;N. Dokholyan;F. Posta;Maria R D Orsogna;Tom Chou;Hong Qian;Pei;Jianhua Xing;S. Walcott;Sean X Sun;A. Rogers;J. Driver;P. Constantinou;D. K. Jamison;M. Diehl;A. Larson;E. Landahl;Sarah E. Rice;Changbong Hyeon;Stefan Klumpp;J. Onuchic;Nikolay V Dokholyanz
  • 通讯作者:
    Nikolay V Dokholyanz
An efficient Wasserstein-distance approach for reconstructing jump-diffusion processes using parameterized neural networks
使用参数化神经网络重建跳跃扩散过程的有效 Wasserstein 距离方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mingtao Xia;Xiangting Li;Qijing Shen;Tom Chou
  • 通讯作者:
    Tom Chou
2023 Population overcompensation, transients, and oscillations in age-structured Lotka-Volterra models
2023 年年龄结构 Lotka-Volterra 模型中的人口过度补偿、瞬态和振荡
  • DOI:
    10.1103/physreve.99.012413
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mingtao Xia;Xiangting Li;Tom Chou
  • 通讯作者:
    Tom Chou
Modeling Intercellular MAPK Signaling in an Epithelial Wound Healing Assay
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2008.12.1513
  • 发表时间:
    2009-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Filippo Posta;Tom Chou
  • 通讯作者:
    Tom Chou
Reconstruction of Energy Profiles from Rupture Times: Application to Force Spectroscopy Experiments
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2010.12.2807
  • 发表时间:
    2011-02-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Pak-Wing Fok;Tom Chou
  • 通讯作者:
    Tom Chou

Tom Chou的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tom Chou', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Understanding Generation, Maintenance, and Dynamics of Immune Diversity via Clone-Count Models
合作研究:通过克隆计数模型了解免疫多样性的产生、维持和动态
  • 批准号:
    1814364
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Mathematical Modeling and Quantification of Viral Entry Assays
病毒进入检测的数学建模和定量
  • 批准号:
    1516675
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mathematics for Microscopy and Cell Biology
显微镜和细胞生物学数学
  • 批准号:
    1032131
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Stochastic Inverse Problems in Biophysics
生物物理学中的随机反问题
  • 批准号:
    0349195
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Models of One-Dimensional Transport
一维传输模型
  • 批准号:
    0206733
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mathematical Sciences Postdoctoral Research Fellowships
数学科学博士后研究奖学金
  • 批准号:
    9804370
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Fellowship Award

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: An Integrated Framework for Learning-Enabled and Communication-Aware Hierarchical Distributed Optimization
协作研究:支持学习和通信感知的分层分布式优化的集成框架
  • 批准号:
    2331710
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: An Integrated Framework for Learning-Enabled and Communication-Aware Hierarchical Distributed Optimization
协作研究:支持学习和通信感知的分层分布式优化的集成框架
  • 批准号:
    2331711
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: Wave Engineering in 2D Using Hierarchical Nanostructured Dynamical Systems
合作研究:RUI:使用分层纳米结构动力系统进行二维波浪工程
  • 批准号:
    2337506
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Wave Engineering in 2D Using Hierarchical Nanostructured Dynamical Systems
合作研究:使用分层纳米结构动力系统进行二维波动工程
  • 批准号:
    2337507
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Enabling Hybrid Methods in the NIMBLE Hierarchical Statistical Modeling Platform
协作研究:在 NIMBLE 分层统计建模平台中启用混合方法
  • 批准号:
    2332442
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Designing Polymer Grafted-Nanoparticle Melts through a Hierarchical Computational Approach
合作研究:通过分层计算方法设计聚合物接枝纳米颗粒熔体
  • 批准号:
    2226081
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Designing Polymer Grafted-Nanoparticle Melts through a Hierarchical Computational Approach
合作研究:通过分层计算方法设计聚合物接枝纳米颗粒熔体
  • 批准号:
    2226898
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CCSS: Hierarchical Federated Learning over Highly-Dense and Overlapping NextG Wireless Deployments: Orchestrating Resources for Performance
协作研究:CCSS:高密度和重叠的 NextG 无线部署的分层联合学习:编排资源以提高性能
  • 批准号:
    2319780
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CCSS: Hierarchical Federated Learning over Highly-Dense and Overlapping NextG Wireless Deployments: Orchestrating Resources for Performance
协作研究:CCSS:高密度和重叠的 NextG 无线部署的分层联合学习:编排资源以提高性能
  • 批准号:
    2319781
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Elucidating Exciton Transport in Hierarchical Organic Materials through Time-Resolved Electronic and Vibrational Spectroscopy/Microscopy
合作研究:通过时间分辨电子和振动光谱/显微镜阐明多级有机材料中的激子传输
  • 批准号:
    2401851
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 25.3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了