活性物质是由自驱动单元所组成的一类重要非平衡体系，普遍地存在于自然界之中，包括从纳米尺度的马达蛋白，到微米尺度的细菌，再到宏观尺度的鸟群等。活性物质由于在单粒子层面破缺了时间反演对称性，因此经常展现出自发的集群运动行为。活性物质集群行为是非平衡统计物理的重要研究方向，也是2021年Nobel物理学奖所涵盖的领域之一。
受自然界中生命活性体系的启发，近年来人们已经利用简单的物理化学效应实现了人造活性物质，例如最为常见的自扩散泳活性胶体（微米颗粒通过催化反应所产生的化学梯度来驱动自身运动）。研究人造活性物质的集群行为不仅对理解群体智能的涌现、设计先进材料与微纳机器人具有重要意义，也有望在非平衡物理、生物医学等领域实现重大突破。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质实验室SM8组杨明成研究员带领的团队，联合物理所叶方富团队、陈科团队，苏州大学董彬课题组，哈尔滨工业大学贺强课题组，香港大学唐晋尧课题组和北京理工大学郑宁课题组，以活性颗粒体系为模型，结合理论，模拟与实验对人造活性物质集群行为进行了深入地探索，取得了以下研究成果。