基于矩阵确定粒子间作用的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种基于矩阵确定粒子间作用的方法及装置，包括：获取当前参与计算的多个计算单元，并对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的塔盘模型；从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型；将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对；基于所述目标塔盘模型以及所述目标粒子对，计算所述目标粒子对之间相互作用

【技术实现步骤摘要】
基于矩阵确定粒子间作用的方法及装置


[0001]本专利技术实施例涉及仿真计算领域，尤其涉及一种基于矩阵确定粒子间作用的方法及装置
。

技术介绍

[0002]在许多仿真方法中，准确计算粒子与粒子之间的相互作用是非常必要的
。
对于宏观物体，牛顿第二定律适用，而对于微观粒子，如分子
、
原子
、
电子等微粒的运动，牛顿力学就不适用了，这类微观粒子的运动具有量子化的特定
(
即物理量的变化是不连续的，而是以某一最小的单位做跳跃式的增减
)。
于是，通常在描述化学键的成键和断键
、
预测过渡金属络合物的性质
、
计算反应势垒
、
研究反应机理的时候都使用量子化学进行仿真，也就是用量子力学的规律和方法研究化学问题
。
[0003]对于该种粒子间的相互作用，其计算量与粒子的个数呈正相关关系，粒子越多，计算量越大，计算效率越低
。
为了提高效率，目前传统超算主要采用并行计算的方法来加速
。
并行计算是将所需计算的对象分为若干份，然后将每一份放入一个计算单元，则每个计算单元负责自身内的对象计算，并承担部分单元间的计算
。
该方法的优点是令若干个计算单元同时计算，每个计算单元中负责的计算内容减少，计算时间缩短，有效提高计算效率，但缺点则是会有输入负载和输出负载：分别指在计算之前需要把粒子信息迁移至不同的计算单元，在计算之后需要把计算结果从不同的计算单元传输至相应粒子所在的计算单元
。
[0004]在计算哈密顿矩阵的时候，采用并行的方法将计算任务分配至不同的计算单元，提高计算速率，但是每次计算前还需要将更新后粒子坐标的信息迁移至不同的计算单元中，计算之后需要把计算结果进行传输，于是数据会在计算单元间传输，由于粒子数量巨大，造成的输入和输出负载令数据传输的时间大大增加
。

技术实现思路

[0005]鉴于此，为解决上述技术问题或部分技术问题，本专利技术实施例提供一种基于矩阵确定粒子间作用的方法及装置
。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种基于矩阵确定粒子间作用的方法，包括：
[0007]获取当前参与计算的多个计算单元，并对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的塔盘模型；
[0008]从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型；
[0009]将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对；
[0010]基于所述目标塔盘模型以及所述目标粒子对，计算所述目标粒子对之间相互作用
。
[0011]进一步的，所述方法还包括：
[0012]将每个计算单元的物理空间划分为多个虚拟子空间，得到每个计算单元对应的多个虚拟子空间；
[0013]将每个计算单元的物理空间作为中心格点，以预设截断半径为半径，选取每个计算单元的
x、y、z
轴三个方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间；
[0014]将
x、y
轴方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间作为塔盘模型中的盘模型，将
z
轴方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间作为塔盘模型中的塔模型，构建得到多个塔盘模型
。
[0015]进一步的，所述方法还包括：
[0016]确定所述塔盘模型中包括盘模型和塔模型，其中，所述盘模型包括多个虚拟子空间，所述塔模型包括多个虚拟子空间；
[0017]将所述盘模型中的各个虚拟子空间和所述塔模型中的各个虚拟子空间进行两两配对，得到所述盘模型中的虚拟子空间与所述塔模型中的各个虚拟子空间之间的距离；
[0018]利用距离小于所述预设截断半径的两个虚拟子空间构建虚拟子空间对，并利用所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型
。
[0019]进一步的，所述方法还包括：
[0020]标记所述目标塔盘模型中的每个虚拟子空间对应的第一三维坐标；
[0021]获取待计算的粒子在空间中的第二三维坐标；
[0022]将所述第一三维坐标与所述第二三维坐标相同的待计算的粒子迁移至对应的虚拟子空间，得到参与计算哈密顿量的目标粒子对
。
[0023]进一步的，所述方法还包括：
[0024]基于所述目标塔盘模型中的目标粒子对，计算零阶哈密顿矩阵；
[0025]基于所述零阶哈密顿矩阵中粒子的当前坐标，重新将粒子迁移至对应的虚拟子空间，计算电荷相关的二阶哈密顿矩阵；
[0026]对所述二阶哈密顿矩阵进行多次迭代，直至收敛，得到目标哈密顿矩阵；
[0027]利用所述目标哈密顿矩阵计算所述目标粒子对之间相互作用
。
[0028]进一步的，所述方法还包括：
[0029]基于所述目标哈密顿矩阵的粒子结构，计算每个粒子的受力信息；
[0030]基于每个粒子的受力信息和速度，计算粒子间的作用
。
[0031]进一步的，所述方法还包括：
[0032]基于目标粒子对之间相互作用，更新粒子在空间中的位置
。
[0033]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于矩阵确定粒子间作用的装置，包括：
[0034]构建模块，用于获取当前参与计算的多个计算单元，并对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的塔盘模型；
[0035]筛选模块，用于从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型；
[0036]迁移模块，用于将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对；
[0037]计算模块，用于基于所述目标塔盘模型以及所述目标粒子对，计算所述目标粒子对之间相互作用
。
[0038]第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的基于矩阵确定粒子间作用的程序，以实现上述第一方面中所述的基于矩阵确定粒子间作用的方法
。
[0039]第四方面，本专利技术实施例提供一种存储介质，包括：所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述第一方面中所述的基于矩阵确定粒子间作用的方法
。
[0040]本专利技术实施例提供的基于矩阵确定粒子间作用的方案，通过获取当前参与计算的多个计算单元，并对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的塔盘模型；从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型；将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对；基于所述目标塔盘模型以及所述目标粒子对，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于矩阵确定粒子间作用的方法，其特征在于，包括：获取当前参与计算的多个计算单元，并对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的塔盘模型；从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型；将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对；基于所述目标塔盘模型以及所述目标粒子对，计算所述目标粒子对之间相互作用
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述计算单元对应的物理空间进行划分，得到所述计算单元对应的多个塔盘模型，包括：将每个计算单元的物理空间划分为多个虚拟子空间，得到每个计算单元对应的多个虚拟子空间；将每个计算单元的物理空间作为中心格点，以预设截断半径为半径，选取每个计算单元的
x、y、z
轴三个方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间；将
x、y
轴方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间作为塔盘模型中的盘模型，将
z
轴方向的处于预设截断半径内的虚拟子空间作为塔盘模型中的塔模型，得到多个塔盘模型
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从每个所述塔盘模型的多个虚拟子空间中筛选出符合预设条件的虚拟子空间对，并基于所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型，包括：确定所述塔盘模型中包括盘模型和塔模型，其中，所述盘模型包括多个虚拟子空间，所述塔模型包括多个虚拟子空间；将所述盘模型中的各个虚拟子空间和所述塔模型中的各个虚拟子空间进行两两配对，得到所述盘模型中的虚拟子空间与所述塔模型中的各个虚拟子空间之间的距离；利用距离小于所述预设截断半径的两个虚拟子空间构建虚拟子空间对，并利用所述虚拟子空间对构建目标塔盘模型
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将待计算的粒子迁移至所述目标塔盘模型中，确定参与计算哈密顿量的目标粒子对，包括：标记所述目标塔盘模型中的每个虚拟子空间对应的第一三维坐标；获取待计算的粒子在空间中的第二三维坐标；将所述第一三维坐标与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐璇，郭璟，郭振江，于莉莉，柳宇驰，张尚，雍安睿，刘君佩，
申请(专利权)人：上海思朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：