導語

集智學園聯(lián)合華僑大學鄭志剛教授開設，從同步到集群，從動力系統(tǒng)到統(tǒng)計物理，本課程為你全面、系統(tǒng)地介紹涌現(xiàn)動力學，從物理學視角建立起理論框架。

現(xiàn)作為系列課程的第六講，鄭志剛教授將以「空域的涌現(xiàn)：集群」為題，擬介紹集群的概念和現(xiàn)象，并討論集群行為的微觀建模如Reynolds-Boid模型，Couzin-Boid模型，Vicsek模型， Toner-Yu流體動力學模型，Cucker-Smale模型， 交通流模型，Swarmalator模型等，流體力學和宏觀理論分析，并探討各種空間集群動力學行為及其轉變。

主題：空域的涌現(xiàn)：集群

課程簡介

集群是一類復雜系統(tǒng)的時間、空間群體行為。不同的群體系統(tǒng)對集群的表述各異。

本次課將介紹集群的概念和現(xiàn)象，并討論集群行為的微觀建模如Reynolds-Boid模型，Couzin-Boid模型，Vicsek模型， Toner-Yu流體動力學模型，Cucker-Smale模型， 交通流模型，Swarmalator模型等，流體力學和宏觀理論分析，并探討各種空間集群動力學行為及其轉變。

課程大綱

1.集群：概念和現(xiàn)象

2.集群動力學建模

3.集群動力學的統(tǒng)計物理學方法

4.案例1：swarmalator

5.案例2：手性活性粒子

6.討論

專業(yè)術語

集群，涌現(xiàn)，群體智能，Reynolds-Boid模型，Couzin-Boid模型，Vicsek模型， Toner-Yu流體動力學模型，Cucker-Smale模型， 交通流模型，Swarmalator模型。

關鍵解釋：

1. 集群是相似個體聚集在一起通過彼此信息交互完成某種群體行為及功能的系統(tǒng)形式。盡管相似個體的聚 集可以近似集群為同質系統(tǒng)，但由于個體間的信息交互往往使集群涌現(xiàn)出個體不具備的整體行為、性質 及功能，因此在集群的表征絕不是“1+1=2”的個體特性線性累加，它詮釋了系統(tǒng)思想。

2. 活性單元具有自主活性，即在非平衡情況下自主運動、做功等。 世界在不同層次均呈現(xiàn)出非平衡的活躍性！

3. 群體智能是群體系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的一種自然自組織現(xiàn)象,是集群系統(tǒng)產(chǎn)生整體集群行為基礎上所涌現(xiàn)出的具 有目標性、自組織和適應性的智能響應。

參考文獻

[1] 劉小峰, 陳果, 劉宇, 王希, 動物集群行為的機制和 應用, 科學通報，2023，68，23：3063～3076

[2] Gerhard Gompper et al Physics of Microswimmers Single Particle Motion and Collective Behavior 2020 J. Phys. Condens. Matter 32 193001

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[4] Couzin, I.D., Krause, J., James, R., Ruxton, G.D., Franks, N.R., 2002. Collective memory and spatial sorting in animal groups. Journal of Theoretical Biology 218, 1–11.

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[10] Strogatz, Steven H., and Kevin Mallory. 2017. "Swarmalators: From kinetics to hydrodynamics." Nature Communications 8 (1): 1504.

課程信息

課程主題：空域的涌現(xiàn)：集群

課程時間：2025年6月9日（周一） 19:00-21:00

課程形式：騰訊會議（會議信息見群內通知）；集智學園網(wǎng)站錄播（3個工作日內上線）

課程主講人

鄭志剛，華僑大學二級教授，研究員-教授雙崗，薈萃計劃特聘教授，閩江學者、桐江學者特聘教授，福建省百人計劃、高層次領軍人才，系統(tǒng)科學學科負責人，物理學科帶頭人。

1997-2015年在北京師范大學工作，2001年破格教授，2006-2011年曾任物理系系主任。2015年至今在華僑大學信息科學與工程學院工作，任華僑大學系統(tǒng)科學研究所所長。曾獲全國百篇優(yōu)博、高校青年教師獎、優(yōu)秀骨干教師獎等。

目前擔任《JAND》雜志副主編，《Chaos》、《Scientific Reports》、《Entropy》、《Chinese Physics B》、《物理學報》等雜志編委。長期從事復雜系統(tǒng)統(tǒng)計物理與非線性動力學方面的教學研究，承擔包括973、國家自然科學基金重點項目等國家和省部級項目30多項，在國際刊物發(fā)表學術論文200多篇。出版《混沌控制》、《耦合非線性系統(tǒng)的時空動力學與合作行為》、《從動力學到統(tǒng)計物理學》、《復雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)動力學》、《生物分子馬達的統(tǒng)計物理與復雜輸運》等多部專著。

課程適用對象

1. 領域研究者、理工科研究生或高年級本科生：a. 對非線性動力學、復雜科學、統(tǒng)計物理等領域感興趣； b. 具備一定的微分方程、線性代數(shù)及計算基礎； c. 對交叉領域研究有熱情的研究者；2. 具有探究精神的學生：a. 樂于參與討論、假設推導和問題反思的學生。

報名須知

1. 課程形式：騰訊會議直播，集智學園網(wǎng)站錄播。本系列課程不安排免費直播。2. 課程周期：2025年4月14日-2025年6月16日，每周一晚19點-21點進行。3. 課程定價：799元

掃碼付費報名

課程課程鏈接：https://campus.swarma.org/course/5482?from=wechat

付費流程：

1. 掃碼付費；

2. 課程頁面添加學員登記表，添加助教微信入群；

3. 課程可開發(fā)票。

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