微生物溶液能在宏观尺度上展示很多新奇的涌现行为（自组织，活性湍流，等等）【1】。对于这样动辄成千上万个微生物个体的系统，对其中的流体相互作用进行暴力求解（如边界元方法，斯托克斯流等等）在可预见的将来都是力有不逮的。与此同时，现有的简化模型又不能很好的描述靠的很近的微生物之间的流体相互作用，甚至会出现定性性质方面的错误。要更好的了解这样的系统，急需一个既准确有高效的模型。

（图一）大肠杆菌可以被标记球捕获，进行轨道运动（左图）。这一行为在像空间对应一个稳定的不动点（右图）。

最近，北京计算科学研究中心由力学部丁阳教授和复杂体系研究部徐辛亮教授领导的两个小组通力合作，提出了一个有效模型，解决了这个困扰了人们多年的问题。在这个有效模型中，通过使用阻尼矩阵，有效地描述了活性体系中的流体相互作用。在一个重要的测试项目中，这个有效模型被用来研究一个大肠杆菌和一个标记球的两体散射动力学，并证明了近邻之间的流体相互作用对于动力学有着举足轻重的作用：通过有效模型的计算，发现大肠杆菌可以像在实验中被多次观测到的那样被标记球捕获，进行轨道运动（图一），而之前的模型都无法做到这样的结果。除了能准确地抓住流体相互作用的精髓，这个有效模型还可以很轻松的实现对成千上万个微生物个体的计算模拟，满足人们研究活性液体中多种涌现行为的需求。研究成果在领域内得到了广泛认可，最终在《美国科学院院报》杂志成文发表【2】。

【1】D. Saintillan, Annu. Rev. Fluid Mech. 50, 563-592 (2018).

【2】B. K. Zhang, P. Leishangthem, Y. Ding*, and X. L. Xu*, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118, e2100145118 (2021).