统计学院陈曦博士在Physica D:Nonlinear Phenomena上发表论文

近日，我校统计学院陈曦博士（第一作者），与其合作者王慧博士（郑州大学）、段金桥教授（伊利诺伊理工大学）在国际权威期刊Physica D: Nonlinear Phenomena上发表学术论文“Quantifying random collisions between particles inside and outside a circle”，对二维圆环内外运动粒子的最可能转移路径和碰撞概率进行了研究。

粒子的随机碰撞发生在不同的生物和物理系统中。以受体和配体在细胞膜上的结合为启发，我们设计了一种基于随机动力学模型的方法，来量化两类执行不同扩散类型的随机粒子在二维圆环上碰撞的可能性。基于实际生物背景，本研究利用外力驱动和布朗运动共同作用的运动方程刻画圆内粒子运动，并利用Levy噪声驱动的随机微分方程刻画圆外带跳粒子的运动。我们使用基于 Onsager–Machlup函数的神经网络来计算圆内粒子扩散到圆上的最可能转移路径，并对该路径的发生概率P1进行了量化。通过与模拟路径进行比较，发现理论最可能路径与模拟路径在分布上基本一致。同时，我们通过求解相关的非局Fokker-Planck方程来计算圆外粒子到达圆上的概率P2。然后，我们可以通过结合P1和P2来计算粒子在圆上的最可能碰撞概率。通过这种方式，我们可以推断出外力作用下圆内粒子到圆上的分布情况，同时通过对稀有事件的概率量化，可以估计出外部粒子最有可能结合圆内粒子的位置。

Physica D:Nonlinear Phenomena 由ELSEVIER出版社出版，近五年影响因子3.1，JCR 一区，是非线性数理科学的国际权威学术期刊。

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论文链接：https://doi.org/10.1016/j.physd.2024.134361