颗粒凝并动力学MonteCarlo方法的高效GPU并行计算

Monte Carlo(MC)方法作为一种求解颗粒群平衡方程(PBE)的有效方法(PBMC),由于它对多维问题的适应性、符合实际颗粒动力学特征的离散和随机本质、程序结构相对简单、易于编程实现等优点受到人们持久、普遍的关注.但在涉及到颗粒凝并问题时,常规的PBMC方法计算代价较高,与模拟颗粒数目的平方成正比,限制了其工程应用.并行计算技术的快速发展,特别是近年来NVIDIA公司提出的计算统一设备架构(CUDA)为PBMC的快速高效模拟提供了一个良好的平台.本文在CUDA平台上实现了颗粒凝并动力学PBMC的图形处理器(GPU)并行计算(分别实现了累计概率法和接受-拒绝法选择凝并对)及中央处理器(CPU)的协同处理,与目前广泛运行于CPU的串行计算相比,取得了精确的计算结果和非常明显的加速,计算代价仅与颗粒数目成正比,在当前主流GPU/CPU设备上能够达到上百倍的加速比.     

生物信息学：致力于遨游数据的海洋

本文在讨论生物信息学和计算生物学中一些问题 (例如数据库整合与模式识别计算 )的同时 ,也讨论了人类基因组计划中的伦理、法律和社会影响 (ELSI)的有关问题 :基因组学数据 (信息 )发布和使用中的公平性、保密性、产品的商业化问题 (包括数据的产权如专利、版权和商业秘密 )等 ,它们同样是生物信息学和计算生物学要解决的核心问题     

Gogny力三维TDHFB理论与240Pu裂变动力学

基于Gogny核子-核子有效相互作用,发展了适用于描写原子核裂变过程、不包含任何对称性限制以及三维时间相关的Hartree-Fock-Bogoliubov理论计算程序(Gogny-TDHFB Code for Fission).程序包含静态裂变势能面计算的多维度集体自由度约束HFB和裂变动力学计算的TDHFB两部分.在(x,y)方向采用形变谐振子基.在z方向上,为了描述裂变直至断点和断后的极端形变,采用Lagrange mesh方法.利用本程序,对~(240)Pu的裂变势能路径和断点动力学过程进行了计算.结果表明,~(240)Pu存在对称和非对称两条裂变路径;三轴形变可以显著降低第一(内)裂变位垒;对能在断裂过程中起着重要作用.     

关注科学不端行为

在科学社会化、科研职业化、科技全球化的背景下，随着科学技术的发展，科学道德问题日益凸显，已经引起全球科技界的高度重视和社会的普遍关注。科学道德问题纷繁复杂，当前国际上把其中最典型的、较严重的问题归结为科学不端行为(scientific misconduct)，而发达国家科学界近年来又把科学不端行为的范畴严格限制在伪造科研成果(fabrication)，弄虚作假(falsification)和剽窃抄袭(plagiarism)三方面。     

哈勃参量观测数据及其他数据对相互作用暗能量的观测限制

主要基于哈勃参量观测数据(OHD)、普朗克卫星的微波背景辐射数据(CMB)、重子声学振荡数据(BAO)和Ia型超新星数据(SNe)来限制宇宙学相互作用暗能量模型.利用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法和Cosmo MC程序,用c2的方法实现模型中参数的数值拟合.OHD+SNe+CMB+BAO数据组合得到各参数的最佳拟合值及2s误差范围分别为:物质密度参数ΩW=m0.2919+0.0075-0.0075(1σ)+0.0151-0.0144(2σ),暗能量状态方程参数wX=-1.0374+0.0453-0.0452(1σ)+0.0898-0.0886(2σ)哈勃常数H0=69.6479+0.85809-0.8563(1σ)+1.6919-1.6768(2σ)相互作用因子=3.0976+0.1600-0.1609(1σ)+0.3153-0.3189(2σ)wx,的最佳拟合值满足+30wX即暗能量趋于转化为暗物质,表明宇宙学巧合性问题被轻微缓解.为了研究OHD对相互作用参数的限制效果,本文采用OHD,SNe和CMB+BAO数据组合对该模型进行了限制对比,得到结论如下:(1)当联合SNe,CMB+BAO,OHD能更紧密地限制相互作用暗能量模型,并且OHD具有缓解巧合性问题的潜力;(2)对于LCDM模型中+3wx表示暗物质和暗能量无相互作用的情形均包括在OHD+CMB+BAO,SNe+CMB+BAO,和OHD+SNe+CMB+BAO三组数据限制结果的1s范围.     

离子选择性电极离子活度计算图

离子选择性电极测量法发展极为迅速。Gran提出标准加入法测量电位的图算法,应用于离子选择性电极电位测量,提高了测量精度。现有专门印制的Gran计算图纸,因它仅适用于20℃时的标准斜率,且要采用特制的多线束计算图,限制了它的应用和推广。赵藻藩提出以ΔE和Δ_(px)为纵轴的图算法;陈洪渊等提出多点增量三元计算图。此二     

关于长为2p~l的离散傅里叶变换

叫做一个长为N的离散傅里叶变换(DFT)。对于DFT的计算是在数字信号处理中一个很重要的问题。1966年,Cooley和Tukey提出了计算(1)的快速傅里叶变换(FFT),这个方法对数字信号处理的发展,有着重要的影响。近年来,对于计算(1)提出了一些新方法,其中     

N=100附近同中子偶偶核高-K转动带的组态限制计算

通过基于Skyrme Hartree-Fock(HF)的组态限制推转壳模型方法系统计算了N=100附近同中子原子核的基态带和高-K转动带.采用粒子数守恒(particle-number-conserving,PNC)方法处理对相互作用.计算的基带和边带都很好地描述了实验转动惯量.对~(160)Sm,~(164)Dy,~(166)Er和~(168)Yb同中子核的K~π=6~-转动带,~(168)Er和~(170)Yb的K~π=4~-转动带以及~(170)Er和~(172)Yb的K~π=6~-转动带进行了系统的研究,并对其进行了相应的微观解释.同时,还预言了~(158)Nd和~(162)Gd同中子核的K~π=6~-转动带以及~(160)Nd,~(162)Sm,~(164)Gd和~(166)Dy同中子核的K~π=4~-转动带.深入研究了原子核转动特性,并对将来的实验提供了有用的信息.     

Arakawa格式的非线性计算不稳定性及三种长时间计算稳定的格式

非线性计算不稳定是数值天气预报中十分突出的问题,也是计算数学和计算力学等学科中共同关心的问题.近两年来,我们较系统地研究了有关非线性计算稳定性的若干问题,特别的证明了许多常见的显式格式(包括著名的Arakawa格式)都存在非线性计算不稳定的特例,我们还构造了三种能长     

利用人羊水细胞可快速建立有效的多能干细胞系

将人体细胞直接进行重编程制备患者特异性诱导多能干细胞(iPS)有望用于疾病建模和细胞置换治疗.然而,获取iPS的低效率和安全性问题限制了其临床应用.同时,细胞类型也可以     

由端点和幅谱重建离散有限时宽信号

由幅谱重建信号的问题在许多物理和工程问题中常遇到,是信号处理研究的重要课题之一。一般情况下,仅由幅谱不能唯一地重建原信号,还需要其他限制条件。例如,假设已知信号为最小(或最大)相位的,或者附加已知傅氏变换谱(简记FT)的符号位信息,或者附加在时域内已知信号的部分采样点。     

非圆环流器等离子体的气球模不稳定性

普遍认为可能在坏曲率区域激发的气球模不稳定性对环流器的比压值(等离子体压强与外加磁场压强之比)有着最严格的限制。许多计算结果表明,非圆截面环流器有可能达到较高的比压值,但详细研究仍有待进行。本文利用以前完成的一个平衡编码对非圆截面环流器的气球模进行了研究。在此计算中,q剖面及压强梯度等都很容易调节。     

量子计算动摇了丘奇-图灵论点吗--兼纪念图灵逝世50周年

1930年代初提出的丘奇-图灵论点。是判定什么是计算、什么问题是可计算的、什么问题是不可计算的这一切问题的最根本原则或标准。电子计算机诞生后，丘奇一图灵论点还成了刻画电子计算机计算能力的最基本的理论依据。70年过去了，尽管新型的计算范例不断涌现，如神经网络计算、遗传计算、进化计算、DNA计算等，但它们除了在计算复杂性方面(计算效率)较优。并没有从根本上动摇丘奇-图灵论点。     

正贡献蒙特卡罗方法(凸域)

一、引言 考虑不依赖时间的粒子输运问题。不妨一般性,还限定问题是与能量无关的。令P=(r,Ω),其中r和Ω分别表示粒子的位置和运动方向单位矢量.用S(P)表示粒子源;φ(P)表示粒子通量;D(P)表示探测器对粒子通量的响应函数。目的是要计算如下积分效应:     

Monte Carlo方法计算薄膜中(基于一定衬底)背散射电子空间分布

入射电子、背散射电子在薄膜材料中的作用范围及密度分布是从事薄膜X射线显微分析(FXMA)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)工作的学者十分关心的课题。然而,这方面的理论计算结果至今未见报道。 电子束显微分析工作中,“薄膜”是指厚度小于电子透射深度的一类样品.若薄膜基于一定衬底上,这要涉及电子在多层介质中散射问题。本文用Monte Carlo方法计算了一定衬底薄膜中入射电子(IE)、背散射电子(BSE)空间分布及BSE能量分布,讨论了有关规律。     

自旋-晶格弛豫时间T_1和NOE因子的测定

近年来利用咏冲傅里叶变换核磁共振波谱仪来测定原子核的自旋-晶格弛豫时间T_1已经成为分子结构分析和分子动力学研究的一种重要手段。对此我们进行了一些研究,现就其中有关~(13)C核的T_1和核欧沃豪斯效应(NOE)因子的测量技术以及误差限制的问题作一些讨论。     

笼状N原子簇合物N_(18)的计算研究

作为一种潜在的高能密度物质,多面体N原子簇合物N_n受到了理论研究人员的关注.对N_(20)的计算研究表明具有高对称性(I_h)的正十二面体构型具有较高的稳定性.N元素原子簇合物N_(16)的量子化学计算研究表明:N(16)有可能存在一系列亚稳态的笼状结构这些结构可以通过N_(20)的降解得出. 在所预测的稳定构型中,稳定性随体系对称性的升高和五元环个数的增多呈增加趋势.这些结果很自然地使人进一步提出下列问题:由N_(20)降解一个N_2单元所得的N_(18)是否存在着稳定构型?若是存在,它们将具有怎样的能量和光谱性质?本文用量子化学 ab initio HF方法对N_(18)作计算研究,以期对上述问题进行理论探讨.     

多环芳烃的一览子分子轨道计算(WMO)和致癌性能

作者提出定量双区公式后,已有可能对全部苯系多环芳烃母体(PAH)的致癌性能,进行理论预筛选。这涉及计算全部八环以下PAH的简单分子轨道参数,即使借图和群的简化,其计算量用常法也难于设想。原则上应可实现下述问题:即不从外部输入任何数据,指令算机计算八环及以下PAH的全部主要挥克分子轨道参数(HMO)。对整类化合物的这种计算,称为一览子分子轨道计算(WMO)。现在,我们首次实现了这种WMO,指令算机(TQ-16及DJS-6算机)自动算得了1079种PAH的全部271种七环以下及部份八环的主要HMO参数。     

广义Fisher方程的显式精确孤波解

1975—1978年,Aronson和Weinberger系统地研究了如下的非线性问题这里要求非线性函数f(u)满足如下的泛定条件在相应的限制下,文献[1,2]给出了非线性方程(1)解的渐近行为相当普遍和深入的讨论。所得重要结论之一表明,在任意局域的初始扰动下,方程(1)的解将发展成为具有确定波速的局域行波。这种性质的行波是耗散系统中的一种孤波。     

DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题

提出了一种基于环形DNA缩短法的新型计算模型. 该模型可以求解n个顶点m条边的图的最大独立集. 算法的时间复杂度是O(n+m). 随着问题规模的增大, 计算所需的试管数量呈线性增长. 在计算模型的生物操作中, 有两个主要技术: DNA分子内环化和DNA长度逐步缩短. 结合反向PCR(聚合酶链式反应), 磁珠吸附和环化酶催化等多种方法, 在求解步骤中, DNA分子的结构在线性双链DNA(dsDNA)、线性单链DNA(ssDNA)和环形单链DNA之间进行循环变化. 利用环形DNA分子的结构特点, 在计算过程中避免了DNA分子间重组. 为了证实该DNA计算模型的可行性, 利用其求解了一个最大独立集问题的实例.