Transições de fase do modelo de Foraging e difusão anômala
Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-14T13:27:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Hugo_Andrade_Doutorado.pdf: 3065927 bytes, checksum: 2eeb9c1ecb93e60c146992117b01cbb6 (MD5) === Made availabl...
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Universidade Federal de Pernambuco
2016
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Caminhadas Aleat´ orias Distribuic¸ ˜ao de L´evy Foraging Transic¸ ˜oes de fase Equac¸ ˜ao de Fokker-Planck Random Walks L´evy Distribution Foraging Phase Transition Fokker- Planck Equation |
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Caminhadas Aleat´ orias Distribuic¸ ˜ao de L´evy Foraging Transic¸ ˜oes de fase Equac¸ ˜ao de Fokker-Planck Random Walks L´evy Distribution Foraging Phase Transition Fokker- Planck Equation ARAÚJO, Hugo de Andrade Transições de fase do modelo de Foraging e difusão anômala |
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Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-14T13:27:03Z
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Previous issue date: 2013-02-07 === CNPq === Nesta Dissertac¸ ˜ao estudamos a dinˆamica energ´etica das buscas aleat ´orias aplicadas ao
problema de foraging, em que animais buscam por comida ou parceiros em ambientes
escassos. Discutiremos, inicialmente, um modelo estat´ıstico de caminhadas aleat ´orias
utilizando as distribuic¸ ˜oes de L´evy para os tamanhos dos passos de busca, as quais tˆem
sido reportadas na literatura como estrat´egias de eficiˆencia ´otima para o problema. Em
seguida vamos incluir no modelo ganhos e perdas de energia na caminhada aleat ´ oria de
busca, e abordaremos a dinˆamica energ´etica do processo de busca unidimensional com
extremos absorventes. Vamos discutir a transic¸ ˜ao de fase que o buscador experimenta
de um estado ativo (“vivo”), t´ıpico de ambientes com abundˆancia de recursos, para um
estado est´atico absorvente (“morto”), onde a busca ´e encerrada pela falta de energia
oriunda do encontro de recursos. Obteremos os expoentes cr´ıticos relativos a essa
transic¸ ˜ao atrav´es de abordagens te ´ oricas, tais como o m´etodo de primeira passagem
para o estado de energia nula, e num´ericas, baseadas na hip´otese de escala. Mostraremos
a independˆencia destes expoentes com a forma funcional da func¸ ˜ao gasto de energia. Por
fim, faremos uma breve revis˜ao da literatura sobre a equac¸ ˜ao de Fokker-Planck canˆonica
e tamb´em sobre as suas vers˜oes utilizando derivadas fracion´arias, numa prepararac¸ ˜ao
para uma futura abordagem, durante o programa de Doutorado, do problema da busca
aleat´oria envolvendo difus˜oes anˆomalas (por exemplo, superdifus˜ao) via equac¸ ˜oes
diferenciais. === In this work we study the energy dynamics of random searches applied to the foraging
problem, in which animals search for food or mates in scarce environments. Firstly, we
discuss a statistical model of random search walks using the L´evy distribution of step
lengths, which has been reported in the literature as an optimal solution to the problem.
In the sequence we include in the model energy gains and losses during the search walk,
and discuss the energy dynamics of the search process in a one dimensional space with
absorbing boundaries. We discuss the phase transition that the searcher experiences
from an active (“alive”) state, typical of environments abundant in resources, to a
static absorbed (“dead”) one, in which the search is terminated due to the lack of
energy obtained from the encounters.We obtain the critical exponents for this transition
through both theoretical (such as the first-passage method to the state of zero energy)
and numerical approaches, based on the scale hypothesis.We show the independence
of the exponents with the functional form of the energy cost. Finally, we provide a
brief review of the literature on the canonical Fokker-Planck equation and also on
its version using fractional derivatives, in a preparation for a future approach of the
random search problem involving anomalous diffusion (e.g., superdiffusion) through
differential equations during the Ph.D. program. |
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ndltd-IBICT-oai-repositorio.ufpe.br-123456789-171002019-01-21T19:20:38Z Transições de fase do modelo de Foraging e difusão anômala ARAÚJO, Hugo de Andrade http://lattes.cnpq.br/4321118621178584 RAPOSO, Ernesto Carneiro Pessoa Caminhadas Aleat´ orias Distribuic¸ ˜ao de L´evy Foraging Transic¸ ˜oes de fase Equac¸ ˜ao de Fokker-Planck Random Walks L´evy Distribution Foraging Phase Transition Fokker- Planck Equation Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-14T13:27:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Hugo_Andrade_Doutorado.pdf: 3065927 bytes, checksum: 2eeb9c1ecb93e60c146992117b01cbb6 (MD5) Made available in DSpace on 2016-06-14T13:27:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Hugo_Andrade_Doutorado.pdf: 3065927 bytes, checksum: 2eeb9c1ecb93e60c146992117b01cbb6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-07 CNPq Nesta Dissertac¸ ˜ao estudamos a dinˆamica energ´etica das buscas aleat ´orias aplicadas ao problema de foraging, em que animais buscam por comida ou parceiros em ambientes escassos. Discutiremos, inicialmente, um modelo estat´ıstico de caminhadas aleat ´orias utilizando as distribuic¸ ˜oes de L´evy para os tamanhos dos passos de busca, as quais tˆem sido reportadas na literatura como estrat´egias de eficiˆencia ´otima para o problema. Em seguida vamos incluir no modelo ganhos e perdas de energia na caminhada aleat ´ oria de busca, e abordaremos a dinˆamica energ´etica do processo de busca unidimensional com extremos absorventes. Vamos discutir a transic¸ ˜ao de fase que o buscador experimenta de um estado ativo (“vivo”), t´ıpico de ambientes com abundˆancia de recursos, para um estado est´atico absorvente (“morto”), onde a busca ´e encerrada pela falta de energia oriunda do encontro de recursos. Obteremos os expoentes cr´ıticos relativos a essa transic¸ ˜ao atrav´es de abordagens te ´ oricas, tais como o m´etodo de primeira passagem para o estado de energia nula, e num´ericas, baseadas na hip´otese de escala. Mostraremos a independˆencia destes expoentes com a forma funcional da func¸ ˜ao gasto de energia. Por fim, faremos uma breve revis˜ao da literatura sobre a equac¸ ˜ao de Fokker-Planck canˆonica e tamb´em sobre as suas vers˜oes utilizando derivadas fracion´arias, numa prepararac¸ ˜ao para uma futura abordagem, durante o programa de Doutorado, do problema da busca aleat´oria envolvendo difus˜oes anˆomalas (por exemplo, superdifus˜ao) via equac¸ ˜oes diferenciais. In this work we study the energy dynamics of random searches applied to the foraging problem, in which animals search for food or mates in scarce environments. Firstly, we discuss a statistical model of random search walks using the L´evy distribution of step lengths, which has been reported in the literature as an optimal solution to the problem. In the sequence we include in the model energy gains and losses during the search walk, and discuss the energy dynamics of the search process in a one dimensional space with absorbing boundaries. We discuss the phase transition that the searcher experiences from an active (“alive”) state, typical of environments abundant in resources, to a static absorbed (“dead”) one, in which the search is terminated due to the lack of energy obtained from the encounters.We obtain the critical exponents for this transition through both theoretical (such as the first-passage method to the state of zero energy) and numerical approaches, based on the scale hypothesis.We show the independence of the exponents with the functional form of the energy cost. Finally, we provide a brief review of the literature on the canonical Fokker-Planck equation and also on its version using fractional derivatives, in a preparation for a future approach of the random search problem involving anomalous diffusion (e.g., superdiffusion) through differential equations during the Ph.D. program. 2016-06-14T13:27:03Z 2016-06-14T13:27:03Z 2013-02-07 info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/masterThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/17100 br Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess Universidade Federal de Pernambuco Programa de Pos Graduacao em Fisica UFPE Brasil reponame:Repositório Institucional da UFPE instname:Universidade Federal de Pernambuco instacron:UFPE |