pspati细胞

粒子反应扩散系统的并行随机方法。计算系统生物学为细胞生物学提供了大量的见解。早期,重点是分子物种间的反应网络。空间分布在过去十年才开始被考虑。然而,由于极高的计算工作量,计算仅限于小型系统。到目前为止,分子分辨率在典型尺寸细胞中的应用还远未实现。本文提出了一种求解粒子反应扩散系统的新的并行随机方法。这个名为pspaticyte的程序是在考虑生物细胞在拥挤的细胞内环境中的反应网络作为主要模拟目标而创建的。pspaticyte采用独特的基于六边形密排格的离散化和并行化算法,特别是在大型分布式内存并行计算机上。对于两级并行,我们在进程级引入了隔离子域和三级锁步通信,在线程级引入了体素锁定技术。我们在RIKEN的K计算机上进行了一系列并行运行。对于占用率相对较低的精细晶格,pspatitcell的加速比为7686倍(663552个核,而64个核)从强标度的角度来看,并行效率为74%。对于弱结垢,在663552个岩心中观察到至少60%的效率。除了计算性能外,扩散速率和反应速率也得到了理论和另一个验证良好的程序的验证,并且有很好的一致性。最后,作为一个实际应用的初步例子,我们给出了细胞信号通路中典型的反应网络模体MAPK模型的计算。

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