基于集群系統(tǒng)的虛擬心臟并行計算方法的研究.pdf

1、虛擬心臟是綜合運用計算機強大的計算能力以及圖形顯示能力，對真實心臟的解剖結(jié)構(gòu)、電生理等方面的特性進行仿真。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)擴散形式偏微分方程的心臟組織模型兩個部分組成。隨著心肌細(xì)胞模型越來越豐富和心臟組織模型越來越精細(xì)，虛擬心臟仿真計算規(guī)模越來越大。龐大的計算量已經(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算速度，本文從快速數(shù)值計算方法和并行計算兩個方面開展了研究。
　　首先

2、，根據(jù)心肌細(xì)胞動作電位信號的特征和心臟組織模型反應(yīng)擴散過程相對獨立的特點，提出一種變時間步長自適應(yīng)數(shù)值方法，并與龍格庫塔法進行比較，在效率和精度方面進行分析。
　　其次，針對包含幾百萬個心肌細(xì)胞模型的三維心臟組織模型，進行了并行化計算方法研究，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，并進行了加速性能分析。
　　最后，在32個 CPU集群環(huán)境下，采用MPI技術(shù)實現(xiàn)變時間步長自適應(yīng)方法，并進行心臟電生理活動的初步仿