All issues
- 2024 Vol. 16
- 2023 Vol. 15
- 2022 Vol. 14
- 2021 Vol. 13
- 2020 Vol. 12
- 2019 Vol. 11
- 2018 Vol. 10
- 2017 Vol. 9
- 2016 Vol. 8
- 2015 Vol. 7
- 2014 Vol. 6
- 2013 Vol. 5
- 2012 Vol. 4
- 2011 Vol. 3
- 2010 Vol. 2
- 2009 Vol. 1
-
Математическое моделирование нейтронных передач в ядерных реакциях с учетом спин-орбитального взаимодействия
Компьютерные исследования и моделирование, 2010, т. 2, № 4, с. 393-401На основе метода расщепления для нестационарного уравнения Шредингера предложена разностная схема численного решения нестационарной системы двух уравнений Шредингера с оператором спин-орбитального взаимодействия для двухкомпонентной спинорной волновой функции. Выполнено компьютерное моделирование эволюции волновых функций внешних нейтронов с различными проекциями полного момента на межъядерную ось и вероятности их передачи при лобовых столкновениях ядер 18O и 58Ni.
Ключевые слова: столкновения тяжелых ядер, компьютерные методы решения уравнения Шредингера.
Mathematical modeling of neutron transfers in nuclear reactions considering spin-orbit interaction
Computer Research and Modeling, 2010, v. 2, no. 4, pp. 393-401Views (last year): 4.The difference scheme for numerical solution of a time-dependant system of two Schrödinger equations with the operator of a spin-orbit interaction for a two-component spinor wave function is offered on the basis of a split method for a time-dependant Schrödinger equations. The computer simulation of the external neutrons’ wave functions evolution with different values of the full moment projection upon internuclear axis and probabilities of their transfer are executed for head-on collisions of 18O and 58Ni nuclei.
-
Моделирование пространственно-временной динамики циркадианных ритмов Neurospora crassa
Компьютерные исследования и моделирование, 2011, т. 3, № 2, с. 191-213В работе предложена новая модель циркадианных колебаний нейроспоры, которая описывает пространственно-временную динамику белков, ответственных за механизм биоритмов. Модель основывается на нелинейном взаимодействии белков FRQ и WCC, кодируемых генами frequency и white collar, и включает в себя как положительную, так и отрицательную петлю обратной связи. Главным элементом механизма колебаний является эффект запаздывания в биохимических реакциях транскрипции генов. Показано, что модель воспроизводит такие свойства циркадианных колебаний нейроспоры как захват частоты под действием внешнего периодического освещения, сброс фазы биоритмов при воздействии импульса света, устойчивость механизма колебаний по отношению к случайным флуктуациям и т. д. Исследованы волновые структуры, возникающие в ходе пространственной эволюции системы. Показано, что волны синхронизации биоритмов среды возникают под воздействием базального транскрипционного фактора.
Modelling spatio-temporal dynamics of circadian rythms in Neurospora crassa
Computer Research and Modeling, 2011, v. 3, no. 2, pp. 191-213Views (last year): 6. Citations: 20 (RSCI).We derive a new model of circadian oscillations in Neurospora crassa, which is suitable to analyze both temporal and spatial dynamics of proteins responsible for mechanism of rythms. The model is based on the non-linear interplay between proteins FRQ and WCC which are products of transcription of frequency and white collar genes forming a feedback loop comprised both positive and negative elements. The main component of oscillations mechanism is supposed to be time-delay in biochemical reactions of transcription. We show that the model accounts for various features observed in Neurospora’s experiments such as entrainment by light cycles, phase shift under light pulse, robustness to action of fluctuations and so on. Wave patterns excited during spatial development of the system are studied. It is shown that the wave of synchronization of biorythms arises under basal transcription factors.
-
Эффективные генераторы псевдослучайных чисел при молекулярном моделировании на видеокартах
Компьютерные исследования и моделирование, 2011, т. 3, № 3, с. 287-308Динамика Ланжевена, метод Монте-Карло и моделирование молекулярной динамики в неявном растворителе требуют больших массивов случайных чисел на каждом шаге расчета. Мы исследовали два подхода в реализации генераторов на графических процессорах. Первый реализует последовательный алгоритм генератора на каждом потоке в отдельности. Второй основан на возможности взаимодействия между потоками и реализует общий алгоритм на всех потоках в целом. Мы покажем использование этих подходов на примере алгоритмов Ran 2, Hybrid Taus и Lagged Fibonacci. Для проверки случайности полученных чисел мы использовали разработанные генераторы при моделировании динамики Ланжевена N независимых гармонических осцилляторов в термостате. Это позволило нам оценить статистические характеристики генераторов. Мы также исследовали производительность, использование памяти и ускорение, получаемое при переносе алгоритма с центрального на графический процессор.
Ключевые слова: псевдослучайные числа, графический процессор, генератор, молекулярное моделирование.
Efficient Pseudorandom number generators for biomolecular simulations on graphics processors
Computer Research and Modeling, 2011, v. 3, no. 3, pp. 287-308Views (last year): 11. Citations: 2 (RSCI).Langevin Dynamics, Monte Carlo, and all-atom Molecular Dynamics simulations in implicit solvent require a reliable source of pseudorandom numbers generated at each step of calculation. We present the two main approaches for implementation of pseudorandom number generators on a GPU. In the first approach, inherent in CPU-based calculations, one PRNG produces a stream of pseudorandom numbers in each thread of execution, whereas the second approach builds on the ability of different threads to communicate, thus, sharing random seeds across the entire device. We exemplify the use of these approaches through the development of Ran2, Hybrid Taus, and Lagged Fibonacci algorithms. As an application-based test of randomness, we carry out LD simulations of N independent harmonic oscillators coupled to a stochastic thermostat. This model allows us to assess statistical quality of pseudorandom numbers. We also profile performance of these generators in terms of the computational time, memory usage, and the speedup factor (CPU/GPU time).
-
Эффект возбуждения подкритических колебаний в стохастических системах с запаздыванием. Часть I. Регуляция экспрессии генов
Компьютерные исследования и моделирование, 2011, т. 3, № 4, с. 421-438В работе рассматривается возбуждение колебаний в стохастических генных системах с запаздывающей обратной связью в процессах транскрипции. Колебания возникают из-за взаимодействия шума и запаздывания даже при значениях параметров, когда детерминистское описание предсказывает стационарное поведение. Эффект наиболее ярко проявляет себя, когда количество степеней свободы у системы невелико и роль флуктуаций становится принципиальной. Получено аналитическое решение мастер-уравнения. Приводятся результаты численного моделирования.
Effect of subcritical excitation of oscillations in stochastic systems with time delay. Part I. Regulation of gene expression
Computer Research and Modeling, 2011, v. 3, no. 4, pp. 421-438Views (last year): 6. Citations: 12 (RSCI).We study excitation of oscillations in the stochastic gene systems with time-delayed feedback loop during transcription. The oscillations arise due to interaction noise and time delay even when deterministic counterpart of the system exhibits stationary behaviour. This effect becomes important when degree-of-freedom of a system is not high, and role of fluctuations becomes principal. The analytical solution of master-equation is obtained. The results of numerical simulations are presented.
-
Численное исследование устойчивости пространственнопериодических вихревых структур изотермической электроконвекции жидких диэлектриков в плоскопараллельной системе электродов
Компьютерные исследования и моделирование, 2012, т. 4, № 1, с. 91-98Исследуется устойчивость пространственно-периодических диссипативных структур изотермической электроконвекции в плоском слое вязкой несжимаемой слабопроводящей жидкости с униполярной инжекционной проводимостью.
Numerical investigation of spatially periodic rolls structures of liquid dielectrics isothermal electro–convection in a plane–parallel electrode system
Computer Research and Modeling, 2012, v. 4, no. 1, pp. 91-98Views (last year): 1. Citations: 1 (RSCI).Isothermal electroconvection in a dielectric liquid arising in a plane-parallel electrode system due to unipolar injection of charges from the cathode is considered. Spatially periodic rolls structures stability is investigated.
-
Применение метода конечных элементов для моделирования эволюционных процессов теплопроводности в облученных электронными пучками полярных диэлектриках
Компьютерные исследования и моделирование, 2012, т. 4, № 4, с. 767-780Представлены результаты компьютерного моделирования нестационарных температурных полей, возникающих в полярных диэлектриках, облученных сфокусированными электронными пучками средних энергий, при исследовании с помощью методик растровой электронной микроскопии. Математическая модель основана на решении многомерного эволюционного уравнения теплопроводности численным конечноэлементным методом. Аппроксимация теплового источника проведена с учетом оценки области взаимодействия электронов с веществом на основе симуляции электронных траекторий методом Монте-Карло. Разработано программное приложение в ППП Маtlab, реализующее данную модель. Приведены геометрические интерпретации и результаты расчётов, демонстрирующие особенности температурного нагрева модельных образцов электронным зондом, при заданных параметрах эксперимента и принятой аппроксимации источника.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, метод конечных элементов, электронное облучение, полярный диэлектрик, процесс теплопроводности.
The use of finite element method for simulation of heat conductivity processes in polar dielectrics irradiated by electron bunches
Computer Research and Modeling, 2012, v. 4, no. 4, pp. 767-780Views (last year): 5. Citations: 3 (RSCI).The paper describes the results of computer simulation of time-dependent temperature fields arising in polar dielectrics irradiated by focused electron bunches with average electron energy when analyzing with electron microscopy techniques. The mathematical model was based on solving several-dimensional nonstationary heat conduction equation with use of numerical finite element method. The approximation of thermal source was performed taking into account the estimation of initial electron distribution determined by Monte-Carlo simulation of electron trajectories. The simulation program was designed in Matlab. The geometrical modeling and calculation results demonstrated the main features of model sample heating by electron beam were presented at the given experimental parameters as well as source approximation.
-
Математическое моделирование стохастических равновесий и бизнес-циклов модели Гудвина
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 1, с. 107-118В работе рассматривается модель экономической динамики Гудвина, находящаяся под воздействием случайных возмущений. Проведен полный параметрический анализ равновесий и циклов детерминированной системы. Исследованы вероятностные свойства аттракторов стохастической системы с использованием техники функций стохастической чувствительности и метода прямого численного моделирования. Обсуждается явление генерации стохастических бизнес-циклов в зоне, где исходная детерминированная модель имеет лишь устойчивые равновесия.
Ключевые слова: модель Гудвина, бизнес циклы, случайные возмущения, функция стохастической чувствительности, индуцированные шумом переходы.
Mathematical modeling of stochastic equilibria and business cycles of Goodwin model
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 1, pp. 107-118Views (last year): 5. Citations: 4 (RSCI).The Goodwin dynamical model under the random external disturbances is considered. A full parametrical analysis for equlibria and cycles of deterministic model is developed. We study probabilistic properties of stochastic attractors using stochastic sensitivity functions technique and numerical methods. A phenomenon of the generation of stochastic business cycles in the zones of stable equilibria is discussed.
-
Математическое моделирование термической дистилляции воды при пленочном течении в вакууме
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 2, с. 205-211Статья посвящена математическому моделированию процесса обессоливания природной воды методом термодистилляции. В статье приведены уравнения, позволяющие описать процессы пленочного течения и кипения воды, конденсации пара и поддержания вакуума. Представлен алгоритм расчета, реализованный в системе компьютерной математики MatLab и электронных таблицах Excel, и исходные данные, необходимые для расчета. Модель проверена на адекватность. Приведен расчет десятикорпусной дистилляционной установки. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и оптимизации технологических режимов дистилляционных установок.
Mathematic modeling of thermal distillation of water in film flowing under vacuum
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 2, pp. 205-211Views (last year): 4. Citations: 1 (RSCI).The article is dedicated to mathematic modeling of natural water desalination process by method of thermal distillation. The article gives the equations which allow describing the processes of film flowing and boiling of water, steam condensation and vacuum maintenance. The article presents the algorithm of calculation, implemented in MatLab computer mathematic system and Excel electronic tables, and the initial data required for the calculation. The model has been checked for adequacy. The calculation of ten-effect distillation system is given. The results of work can be used in design and optimization of process conditions for distillation systems.
-
Исследование деформационного поведения фрагмента кости при осевом сжатии, содержащего компактный и губчатый слои разной плотности
Компьютерные исследования и моделирование, 2013, т. 5, № 3, с. 433-441Представлены результаты компьютерного моделирования деформационного поведения фрагмента кости при осевом сжатии, содержащего компактный и губчатый слои разной плотности. Результаты расчетов показывают, что возможна смена преобладающего вида деформации сжатия образца кости на деформацию изгиба и наоборот при изменении, как плотности его губчатой составляющей, так и при изменении плотности компактной составляющей.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, компактная костная ткань, губчатая костная ткань, деформационное поведение.
Research of deformation behavior of bone fragment at an axial compression, containing compact and spongy layers of different density
Computer Research and Modeling, 2013, v. 5, no. 3, pp. 433-441Views (last year): 3. Citations: 2 (RSCI).The results of computer simulation of deformation behavior of bone fragment at axial compression, containing compact and spongy layers of different density, are presented. The result of calculations show that changing of prevailing type of deformation of compression of bone sample on deformation of bend and vice versa is possible at densities change of his spongy constituent and compact constituent
-
Численное моделирование процессов зарядки при диагностике сегнетоэлектриков методами растровой электронной микроскопии
Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 1, с. 107-118Предложен алгоритм решения прикладной задачи расчета электрических характеристик полевых эффектов инжектированных зарядов в сегнетоэлектриках при электронном облучении, основанный на реализации детерминированной модели методом конечных элементов с учетом результатов моделирования транспорта электронов методом Монте-Карло. Разработано программное приложение для проведения вычислительного эксперимента.
Ключевые слова: математическая модель, алгоритм, сегнетоэлектрик, электронное облучение, процесс зарядки, метод конечных элементов, метод Монте-Карло.
Numerical simulation of charging processes at ferroelectric diagnostics with scanning electron microscopy techniques
Computer Research and Modeling, 2014, v. 6, no. 1, pp. 107-118Citations: 2 (RSCI).An algorithm of applied problem solving was described to calculate electrical characteristics of electrical field effects in ferroelectrics electron-beam charged. The algorithm was based on implementation of the deterministic model using finite element method as well as taking into account Monte-Carlo simulation results of electron transport. The program application was developed to perform computing experiments.
Indexed in Scopus
Full-text version of the journal is also available on the web site of the scientific electronic library eLIBRARY.RU
The journal is included in the Russian Science Citation Index
The journal is included in the RSCI
International Interdisciplinary Conference "Mathematics. Computing. Education"