|
|
| Κωδικός Πόρου |
000366978 |
| Τίτλος |
Spatio-Temporal Acceleration of Kinetic Monte Carlo Methods |
| Άλλος τίτλος |
Χωροχρονική επιτάχυνση μεδόδων Kinetic Monte Carlo |
|
Συγγραφέας
|
Αραμπατζής, Γεωργιος Θεόδωρος
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Κατσουλάκης Μάρκος
|
|
Συνεργάτης
|
Μακριδάκης Χαράλαμπος
Κοσιώρης Γεώργιος
|
| Περίληψη |
Το κεντρικό "θέμα της εργασίας είναι η μελέτη μεθόδων επιτάχυνσης μοριακών προ-σομοιώσεων τύπου Kinetic Monte Carlo, σε προβλήματα Θεωρίας Τλικών και Χημικής Μηχανικής. Η βασική μαθηματική και αλγοριθμική δυσκολία σε αυτά τα προβλήματα προέρχεται τόσο από τον τεράστιο αριθμό σωματιδίων, όσο και από τους μακροσκοπι¬κούς χρόνους που πρέπει να προσομοιωθούν και στους οποίους παρατηρούνται ενδια¬φέρουσες μεσοσκοπικές και μακροσκοπικές μορφολογίες τεχνολογικού ενδιαφέροντος όπως η συμπύκνωση νανοσωματιδίων, η δημιουργία προτύπων (patterns), και φαινόμενα μετα-ευστά'θειας διεπιφανειών.
Το πρώτο τμήμα της εργασίας επικεντρώνεται στην χρονική επιτάχυνση μεθόδων Monte Carlo μέσω της πολύ πρόσφατα προταθείσας μεθόδου τ-leap απο τον Gillespie. Μελετήσαμε για πρώτη φορά στην βιβλιογραφία την μέ'θοδο σε συστήματα που έχουν αλλαγές φάσεις και δείξαμε τόσο αριθμητικά άλλα και αναλυτικά σε συγκεκριμένα πα¬ραδείγματα ότι η μέθοδος τ-leap είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην επιλογή του χρονικού παράθυρου που περιγράφεται από την παράμετρο τ και σε προβλήματα με αλλαγές φάσεις μπορεί να δώσει λανθασμένες προβλέψεις.
Στο δεύτερο τμήμα της εργασίας αναπτύσσεται μια νεοτεριστική μέ'θοδος για την παραλληλοποίηση αλγορίθμων Kinetic Monte Carlo. Η προτεινόμενη μέ'θοδος βασίζε¬ται στην ανάπτυξη μιας ιεραρχικής αναπαράστασης της γεννήτριας που αντιστοιχεί στον αλγόριθμο, η οποία επιτρέπει την συστηματική και ισόρροπη διαμέριση (load balancing) του υπολογιστικού έργου σε ανεξάρτητους υπολογιστικούς επεξεργαστές. Η μέθοδος υλοποιήθηκε σε προβλήματα στατιστικής φυσικής τα οποία έχουν ακριβείς, αναλυτι¬κές λύσεις (πχ μοντέλο Ising σε μία και δύο διαστάσεις) που επέτρεψαν την αυστηρή πιστοποίηση του αλγορίθμου.
Η επιτάχυνση σε σχέση με αντίστοιχους σειριακούς αλγορίθμους μπορεί να φτάσει σε πάνω από τέσσερις τάξεις μεγέ'θους, σε υλοποιήσεις σε κάρτες γραφικών (CPU). Κατά συνέπεια αναμένουμε ότι η νέα αυτή μέ'θοδος, που ονομάσαμε Fractional Step Kinetic Monte Carlo (FS-KMC), να δώσει τη δυνατότητα για πρώτη φορά για προ¬σομοίωση μοριακών μοντέλων στην ετερογενή κατάλυση σε ρεαλιστικές διαστάσεις αντιδραστήρα τάξης μεγέ'θους mm. Η μέ'θοδος FS-KMC επίσης επιτρέπει την παράλ¬ληλη προσομοίωση μοριακών συστημάτων με πολλαπλούς μικροσκοπικούς μηχανισμούς πολλαπλών χρονικών κλιμάκων όπως πχ μοριακά συστήματα διάχυσης/αντίδρασης.
|
| Φυσική περιγραφή |
40 σ. : εικ., πίν. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
Ising |
|
Kinetic Monte Carlo |
|
Parallel |
|
SSA |
|
Tau-Leap |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2011-07-15 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
972 |
Spatio-Temporal Acceleration of Kinetic Monte Carlo Methods
