[發(fā)明專利]用于模擬一組元件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380056652.0
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN104756115B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·阿蒂莫瓦;S·瑞東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家信息及自動(dòng)化研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 魏小薇

本發(fā)明涉及一種基于漢密爾頓算符(等式I)對(duì)由樹表示的元件的系統(tǒng)進(jìn)行模擬的方法，樹包括葉節(jié)點(diǎn)和包括根結(jié)點(diǎn)R的內(nèi)部結(jié)點(diǎn)，每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)元件，p是力矩的矢量，q是元件的位置的矢量，以及V是系統(tǒng)的勢(shì)能：－當(dāng)預(yù)定的條件被驗(yàn)證時(shí)，通過(guò)把矩陣M^?1定義為等于Φ_R，對(duì)樹的給定結(jié)點(diǎn)的從屬的至少一些元件施加同樣的平移運(yùn)動(dòng)，對(duì)于包括k個(gè)子結(jié)點(diǎn)的樹的任何結(jié)點(diǎn)A，有遞歸等式(等式II)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于模擬一組元件的方法，根據(jù)該方法基于與元件系統(tǒng)(該組元件的動(dòng)能和勢(shì)能之和)相關(guān)聯(lián)的漢密爾頓算符來(lái)在相繼的模擬步長(zhǎng)確定元件的行為，其中，p是表示元件力矩的矢量，V是系統(tǒng)的勢(shì)能，以及M^-1是這些元件的質(zhì)量的函數(shù)的對(duì)角矩陣(在此情況下，該矩陣可以是元件位置的函數(shù))。

背景技術(shù)

在此情況下勢(shì)能V例如僅是元件位置的函數(shù)。在其它情況下，勢(shì)能V還可以依賴于元件的力矩。作用于元件上的力可以從該勢(shì)能推導(dǎo)。

一組元件的模擬允許研究這樣的一組元件的行為并分析其屬性：在元件的相繼位置和力矩方面的位移，元件之間的位移的相關(guān)性，結(jié)構(gòu)的變化，元件之間的相互作用的增加和減小，平均采用的配置，相關(guān)聯(lián)能量的演變等等。這些元件可以表示機(jī)械體，例如天體或流體；顆粒，例如原子或分子，例如蛋白質(zhì)，流體等。

模擬一組元件的常規(guī)方式是考慮該組元件的漢密爾頓算符并從中推導(dǎo)力矩方程，并根據(jù)這些方程推導(dǎo)元件的力矩。

WO2009/007550例如描述了模擬一組元件的技術(shù)。

該組元件的演變有時(shí)必須被長(zhǎng)時(shí)段上模擬以便能夠觀察某些現(xiàn)象或能夠計(jì)算某些統(tǒng)計(jì)量。這種模擬的計(jì)算時(shí)間、以及計(jì)算成本有時(shí)變得非常大。已經(jīng)提出的很多方法來(lái)加速對(duì)一組元件的模擬并收集統(tǒng)計(jì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出用于克服這些問(wèn)題的新方案。

為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種對(duì)指定類型的元件的集合進(jìn)行模擬的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

－把元件的系統(tǒng)表示為包括葉節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)點(diǎn)的k叉樹，所述葉節(jié)點(diǎn)每個(gè)都表示相應(yīng)的元件，內(nèi)部結(jié)點(diǎn)中包括根結(jié)點(diǎn)，

－當(dāng)所確定的條件被驗(yàn)證時(shí)，對(duì)于當(dāng)前模擬的步長(zhǎng)，通過(guò)把矩陣 M_-¹定義為等于Φ_R，對(duì)樹的給定結(jié)點(diǎn)的從屬的至少一些元件施加同樣的平移運(yùn)動(dòng)，其中R是樹的根結(jié)點(diǎn)并且對(duì)于包括k個(gè)子結(jié)點(diǎn)A₁、A₂，…， A_k的樹的任何結(jié)點(diǎn)A，有以下遞歸等式，根據(jù)該等式：

矩陣E是由各自尺寸為d*d的n_A*n_A個(gè)塊形成的尺寸為dn_A*dn_A的矩陣，塊等于尺寸為d的單位矩陣，n_A等于結(jié)點(diǎn)A的從屬的元件的數(shù)量，d是其中顆粒演變的空間的尺度，m_A是從屬于結(jié)點(diǎn)A的這n_A個(gè)元件的質(zhì)量之和，ρ_A是介于0和1之間的結(jié)點(diǎn)A的約束函數(shù)，該函數(shù)的值當(dāng)A是葉節(jié)點(diǎn)時(shí)或者當(dāng)同樣的運(yùn)動(dòng)被施加到從屬于給定結(jié)點(diǎn)的元件時(shí)等于 1；在葉節(jié)點(diǎn)A_i的情況下，矩陣等于由結(jié)點(diǎn)A_i表示的顆粒乘以尺度為d的單位矩陣所得的逆矩陣。

本發(fā)明允許執(zhí)行以下模擬：該模擬需要較小計(jì)算體積并因此較少計(jì)算時(shí)間來(lái)確定根據(jù)這些模擬的元件的性能，例如元件的勢(shì)能、應(yīng)用于元件的力、位置和/或力矩。

在實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)元件的集合進(jìn)行模擬的方法還包括一個(gè)或更多個(gè)以下特征：

－對(duì)于當(dāng)前模擬步長(zhǎng)，對(duì)樹的給定結(jié)點(diǎn)的從屬的至少一些元件根據(jù)所述元件的力矩函數(shù)的值來(lái)施加同樣的平移運(yùn)動(dòng)；