Plants and insects communicate using chemical signals like volatile organic compounds (VOCs). A plant encodes information using different blends of VOCs, which propagate through the air to represent different symbolic information. This communication occurs in a noisy environment, characterized by wind, distance, and complex biological reactions. At the receiver, cross-reactive olfactory receptors produce stochastic binding events whose discretized durations form the receiver observation. In this paper, an information-theoretic framework is developed to model interspecies molecular communication (MC), where receptor responses are modeled probabilistically using a multinomial distribution. Numerical results show that the communication depends on environmental parameters such as wind speed, distance, and the number of released molecules. The proposed framework provides fundamental insights into the VOC-based interspecies communication under realistic biological and environmental conditions.


翻译:植物与昆虫利用挥发性有机化合物(VOCs)等化学信号进行通信。植物通过不同VOCs混合配比编码信息,这些化合物通过空气传播以表征不同的符号信息。该通信过程发生于存在噪声的环境中,其特性受风力、距离及复杂生物反应的影响。在接收端,交叉反应性嗅觉受体产生随机结合事件,其离散化持续时间构成接收观测值。本文建立了一个信息论框架来建模种间分子通信(MC),其中受体响应通过多项分布进行概率化建模。数值结果表明,通信性能取决于风速、距离及释放分子数量等环境参数。所提出的框架为现实生物与环境条件下基于VOCs的种间通信提供了基础性见解。

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