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Nonlocal Partial Differential Equations: entropies, gradient flows, phase transitions and applications

Nonlocal Partial Differential Equations: entropies, gradient flows, phase transitions and applications
非局部偏微分方程:熵、梯度流、相变和应用
批准号:
EP/P031587/1
负责人:
Grigorios Pavliotis
金额:
$57.24万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2017
资助国家:
英国
项目状态:
已结题
起止时间:
2017 至 --

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
了解大型相互作用粒子系统的定性性质在物理学和生物学的许多应用中都至关重要,例如分子动力学模拟、沉浸在流体中的粒子、器官发生模型、社会科学中用于优化或羊群的群体方法和意见形成模型,等等。这个项目将致力于进一步推进我们对粒子描述和连续体模型之间的联系的理解,通过通往热力学极限。我们的主要目标之一将是研究在崎岖不平的多尺度能量景观中相互作用粒子系统的热力学(平均场)极限,这种类型经常在生物物理学和化学物理学等应用中遇到。这种势能的动力学在所有尺度上都表现出亚稳态行为。特别是,我们想了解多尺度结构对平均场动力学定态的存在性和稳定性的影响。相变,即突然的变化的行为,由噪声驱动,将分析崎岖的能源景观。然后,我们将使用控制理论中的工具来开发稳定不稳定稳态的算法。此外,我们将开发求解非局部非线性平均场方程的有效数值技术,并将其应用于各种问题,如动态密度泛函理论和社会科学的数学模型,包括意见形成模型。此外,我们将使用适当的相互作用粒子系统及其相应的平均场极限,以开发基于共识的全局优化算法,该算法可应用于具有(无限)多个局部极小值特征的多尺度结构的势。
英文摘要
Understanding the qualitative properties of large systems of interacting particles is of crucial importance in many applications in physics and biology such as molecular dynamic simulations, particles immersed in a fluid, organogenesis modelling, swarming methods for optimization or herding in the social sciences and models for opinion formation, to name a few. This project will be devoted to the further advancement in our understanding of the connection between particle descriptions and continuum models via the passage to the thermodynamic limit. One of our main goals will be to study the thermodynamic (mean field) limit for systems of interacting particles in rugged, multiscale energy landscapes, of the type that one frequently encounters in applications such as biophysics and chemical physics. The dynamics in such a potential exhibit metastable behavior at all scales. In particular, we want to understand the effect of the multiscale structure on the existence and stability of stationary states of the mean field dynamics. Phase transitions, i.e., abrupt changes of behavior, driven by noise will be analyzed for rugged energy landscapes. We will then employ tools from control theory in order to develop algorithms for stabilizing unstable steady states. In addition, we will develop efficient numerical techniques for solving nonlocal, nonlinear mean field equations and we will apply them to diverse problems such as dynamical density functional theory and mathematical models from the social sciences, including models for opinion formation. Furthermore, we will use appropriate systems of interacting particles and their corresponding mean field limit in order to develop consensus-based global optimization algorithms that can be applied to potentials with a multiscale structure characterized by (infinitely) many local minima.
期刊论文(10)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Accelerated convergence to equilibrium and reduced asymptotic variance for Langevin dynamics using Stratonovich perturbations
使用 Stratonovich 扰动加速收敛到平衡并减少 Langevin 动力学的渐近方差
DOI: 10.1016/j.crma.2019.04.008
发表时间: 2019
期刊: Comptes Rendus Mathematique
影响因子: 0.8
作者: [Abdulle A]
通讯作者: Abdulle A
DOI: 10.1007/s11222-022-10081-7
发表时间: 2022
期刊: Statistics and computing
影响因子: 2.2
作者: []
通讯作者:
Pedestrian Models based on Rational Behaviour
基于理性行为的行人模型
DOI: 10.48550/arxiv.1808.07426
发表时间: 2018
期刊:
影响因子: --
作者: [Bailo R]
通讯作者: Bailo R
Hydrodynamic limits for kinetic flocking models of Cucker-Smale type
Cucker-Smale 型动力学植绒模型的水动力极限
DOI: 10.48550/arxiv.1901.11132
发表时间: 2019
期刊:
影响因子: --
作者: [Aceves-Sánchez P]
通讯作者: Aceves-Sánchez P
共 7 条
    Creating macroscale effective interfaces encapsulating microstructural physics
    • 批准号:
      EP/J009636/1
    • 项目类别:
      Research Grant
    • 资助金额:
      $69.65万
    • 财政年份:
      2012
    • 负责人:
      Grigorios Pavliotis
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    Graphon mean field games with partial observation and application to failure detection in distributed systems
    • 批准号:
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      MATHIEULOUROCHLAURIERE
    • 依托单位:
    Partial EIV 模型参数估计理论及其在测量数据处理中的应用研究
    • 批准号:
      41664001
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2016
    • 负责人:
      王乐洋
    • 依托单位:
    Partial Spread Bent函数与Bent-Negabent函数的构造及密码学性质研究
    • 批准号:
      61402377
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      苏为
    • 依托单位:
    图的l1-嵌入性以及partial立方图和多重median图的刻画
    • 批准号:
      11261019
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      45.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      王广富
    • 依托单位: