Random walks and first-passage properties: Trajectory analysis and search optimization

• Main Author: Tejedor, Vincent
• Language: FRE
• Published: Université Pierre et Marie Curie - Paris VI 2012
• Subjects: [PHYS:COND:CM_SM] Physics/Condensed Matter/Statistical Mechanics; [PHYS:MPHY] Physics/Mathematical Physics; [MATH:MATH_MP] Mathematics/Mathematical Physics; Propriétés de premier passage; diffusion anormale; marches aléatoires; réseaux discrets
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721294; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/72/12/94/PDF/PhD_plan.pdf

Les propriétés de premier passage en général, et parmi elles le temps moyen de premier passage (MFPT), sont fréquemment utilisées dans les processus limités par la diffusion. Les processus réels de diffusion ne sont pas toujours Browniens : durant les dernières années, les comportements non-Browniens ont été observés dans un nombre toujours croissant de systèmes. Les milieux biologiques sont un exemple frappant où ce genre ce comportement a été observé de façon répétée. Nous présentons dans ce manuscrit une méthode basée sur les propriétés de premier passage permettant d'obtenir des informations sur le processus réel de diffusion, ainsi que sur l'environnement où évolue le marcheur aléatoire. Cette méthode permet de distinguer trois causes possibles de sous-diffusion : les marches aléatoires en temps continu, la diffusion en milieu fractal et le mouvement brownien fractionnaire. Nous étudions également l'efficacité des processus de recherche sur des réseaux discrets. Nous montrons comment obtenir les propriétés de premier passage sur réseau afin d'optimiser ensuite le processus de recherche, et obtenons un encadrement général du temps moyen de premier passage global (GMFPT). Grâce à ces résultats, nous estimons l'impact sur l'efficacité de recherche de plusieurs paramtres, notamment la connectivité de la cible, la mobilité de la cible ou la topologie du réseau.