基于集群系統(tǒng)的虛擬心臟并行計(jì)算方法的研究.pdf

1、虛擬心臟是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力以及圖形顯示能力，對(duì)真實(shí)心臟的解剖結(jié)構(gòu)、電生理等方面的特性進(jìn)行仿真。虛擬心臟電生理仿真數(shù)學(xué)模型由常微分方程組構(gòu)成的心肌細(xì)胞模型和反應(yīng)擴(kuò)散形式偏微分方程的心臟組織模型兩個(gè)部分組成。隨著心肌細(xì)胞模型越來(lái)越豐富和心臟組織模型越來(lái)越精細(xì)，虛擬心臟仿真計(jì)算規(guī)模越來(lái)越大。龐大的計(jì)算量已經(jīng)成為虛擬心臟研究發(fā)展的瓶頸。為了提高虛擬心臟模型計(jì)算速度，本文從快速數(shù)值計(jì)算方法和并行計(jì)算兩個(gè)方面開展了研究。
　　首先

2、，根據(jù)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位信號(hào)的特征和心臟組織模型反應(yīng)擴(kuò)散過(guò)程相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，提出一種變時(shí)間步長(zhǎng)自適應(yīng)數(shù)值方法，并與龍格庫(kù)塔法進(jìn)行比較，在效率和精度方面進(jìn)行分析。
　　其次，針對(duì)包含幾百萬(wàn)個(gè)心肌細(xì)胞模型的三維心臟組織模型，進(jìn)行了并行化計(jì)算方法研究，提出了二分區(qū)域分解法和標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)重調(diào)節(jié)法兩種區(qū)域分解法，并進(jìn)行了加速性能分析。
　　最后，在32個(gè) CPU集群環(huán)境下，采用MPI技術(shù)實(shí)現(xiàn)變時(shí)間步長(zhǎng)自適應(yīng)方法，并進(jìn)行心臟電生理活動(dòng)的初步仿