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Monte Carlo(MC)方法是模拟生物组织内光子传输的最常用手段之一,其模拟结果的准确性也得到了多方面验证。实验室基于MC方法,开发了生物自发光前向仿真平台M0SE(Molecular Optical Simulation Environment),可以支持二维、三维解析模型和真实环境下的任意形状面片模型中的光子传输仿真。
由于样本之间的独立性,MC模拟有非常优良的并行品质。MC方法有很多优点,而一个最大的缺点就是计算量大。并行计算恰好可以弥补这一缺点,使很多单机不能承受的模拟可以通过并行化得以快速地解决。本文就是将并行计算和MC算法结合起来,提高仿真的速度。
具体来说,本文的工作主要集中在两个方面:
1)研发一个并行仿真平台ParaMose,即将并行机制引入到Console版的生物自发光前向仿真程序中形成并行仿真平台ParaMose。并行机制包括,并行环境的选取、并行随机数发生器、动态任务分配、主从通信等。另外还包括多光谱的应用,并行仿真结果的处理等。
2)针对并行仿真平台ParaMose进行一系列验证实验和应用。首先对并行仿真的结果进行定量的验证,然后还对ParaMose的并行性能进行研究,分别与串行软件M0SE和国际上的知名软件triMC3D进行对比,最后简单介绍了ParaMos进行非匀质并行仿真、多光谱仿真、大光子数仿真方面的应用。