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)學模型由常微分方程組構(gòu)成的心肌細胞模型和反應擴散形式偏微分方程的心臟組織模型兩個部分組成。隨著心肌細胞模型越來越豐富和心臟組織模型越來越精細，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)心肌細胞動作電位信號的特征和心臟組織模型反應擴散過程相對獨立的特點，提出一種變時間步長自適應數(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)域分解法和標準差權(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技術實現(xiàn)變時間步長自適應方法，并進行心臟電生理活動的初步仿