Высокопроизводительное решение задач математическо биологии с применением библиотеки PETSc

Аннотация

Выпускная квалификационная работа 39 с., 22 рисунка, 32 источ­
ника.
Ключевые слова: моделирование, математическая биология,
PETSc, электронно-конформационная модель, диадное пространство,
дробные производные, возбудимая среда, производительность, масшта­
бируемость.
Цель работы - реализация и анализ моделей математической био­
логии с применением библиотеки PETSc.
При решении уравнений в частных производных применялись ме­
тоды конечных разностей.
В ходе исследования была реализована модель кальциевой дина­
мики в сердечной клетке и дробная модель ФицХью-Нагумо возбудимой
среды.
Достигнута высокая производительность и масштабируемость обе­
их моделей на системах с распределенной памятью.
Качественный анализ первой модели показал её биофизическую
корректность и приспособленность для дальнейших исследований.
Анализ производительности второй модели показал увеличение
времени расчетов на порядок при использовании дробных производных.
Модель масштабируется до шести ядер одного узла ccNUMA архитекту­
ры.
Численные эксперименты и тесты производились на одном узле
кластера УрФУ.