Prírodou inšpirované algoritmy

Bludisko s dverami

Efekt prednej zakrivenosti v základnom kontexte môže byť použitý na rozšírenie schopnosti hľadania cesty v excitovanom médiu. Závislosť rýchlosti na prednej zakrivenosti dovoľuje zavedenie pojmu "veľkosť dverí" v zložitom bludisku s úzkymi otvormi medzi bariérami. Rýchlosť závisí na prednom zakrivení podľa nasledujúcich vzťahov:

kde c je normálna rýchlosť vlny, c0 je planárna rýchlosť vlny, D je koeficient difúzie a k je predná zakrivenosť. Pre konvexné vlny (k < 0), ako pre výstupné úzke kanály. Rýchlosť šírenia je redukovaná zvyšovaním disperzie autocatalystu. Kritická jadrová veľkosť s rádiusom zakrivenosti (r=1/|k|) daná rc=D/c0 je predikovaná keď normálna rýchlosť je zredukovaná na nulu. c0 ide dole, rc rastie a kanály s rádiusom pod rc nedovolia vlne prejsť. Toto správanie dokážeme demonštrovať pomocou BZ vĺn, ktoré prechádzajú cez mikrokapilárne trubice.

Na nasledujúcich obrázkoch je bludisko s vlnami vypočítanými podľa Barkleyho modelu, pomocou ktorého vieme zistiť relatívnu šírku kanála medzi prekážkami. Farebné mapy na obrázkoch sú vytvorené v závislosti na rýchlosti šírenia vlny. Rýchlosť postupovania vlny je najmenšia na prvom obrázku a zväčšuje sa po posledný obrázok. Pre najpomalšiu vlnu dvoje "dvere" sú príliš malé - r > rc.

Dvoje "primalé dvere"

Optimálna trajektória so štartovacím bodom v pravom hornom rohu prechádza cez len povolené prechody. Pri zvýšení rýchlosti sa nám otvoria ďalšie dvere na (x,y)=(25,33).

Jedny "primalé dvere"

Pre najrýchlejšiu vlnu zobrazenú na obrázku:

Všetky "dvere" sú dostatočne veľké

sú otvorené všetky dvere. Trajektória sa podobá na diagonálu. Pri hľadaní optimálnej cesty môžeme zisťovať veľkosť malých otvorov upravovaním rýchlosti postupu vlny.