کاهش زمان اجرای برنامه از طریق تکنیک تقارن

معرفی دوره 

کاهش زمان اجرای برنامه از طریق تکنیک تقارن 

 در مسائلی که از ترابرد ذرات به روش مونت‌کارلو استفاده می‌شود به عنوان مثال شبیه‌سازی مسائل هسته‌ای با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX  ممکن است زمان اجرای برنامه بسیار بالا باشد. به عنوان مثال گاه لازم است جهت دستیابی به نتایج مطلوب با خطای قابل قبول نیاز  به اجرای برنامه در ساعت‌های طولانی و حتی برای چندین روز و یا چندین هفته‌ می‌باشد که در عمل ممکن نیست و مشکلات فراوان دارد. در اینگونه مواقع روش‌های متفاوتی جهت کاهش زمان اجرای برنامه و افزایش سرعت محاسبات موجود می‌باشد. مثلا کاربر می‌تواند از روش ران موازی استفاده نماید و یا از سیستم‌های پر سرعت بهره گیرد. اما در صورتی که استفاده از این روش‌ها امکان‌پذیر نباشد روش‌های دیگری مبتنی بر ایجاد تغییراتی در ساختار برنامه نوشته شده موجود می‌باشد. در صورتی که مسئله مورد شبیه‌سازی از تقارن برخوردار باشد یکی از سریع‌ترین و ساده‌ترین روش‌های موجود در این زمینه استفاده از تقارن است که در این درس ‎‌‌‌آموز هدف آموزش این روش می‌باشد.

 بیان مساله

 در مسائلی که ترابرد ذرات به روش مونت کارلو انجام می‌شود، مثلا در شبیه‌سازی با کد مونت کارلوی MCNPX ،  در صورتی که زمان اجرا به منظور حصول نتایج مطلوب  بسیار بالا باشد، کاربر می‌تواند از تکنیک تقارن به منظور کاهش زمان اجرای برنامه خود بهره گیرد.

 روش کار/ محاسبه

 همانطور که در بخش مقدمه ذکر شد تکنیک تقارن در مسائلی که به لحاظ هندسه و چشمه از تقارن کافی برخوردار می‌باشند مورد استفاده است. به این ترتیب که کاربر جهت استفاده از این تکنیک می‌تواند از ترابرد ذرات در بخشی از هندسه چشم‌پوشی کند. برای این منظور کاربر بایستی با تعریف یک یا چند صفحه بخشی از هندسه مسئله خود را مشخص نموده و ترابرد ذرات تنها در این قسمت‌ها حائز اهمیت باشد و در سایر قسمت‌های خارج از این محدوده  اهمیت ترابرد ذرات (imp در کد MCNPX) را صفر قرار دهد. تقارن مورد نظر می‌تواند 180 درجه، 90 درجه و... باتوجه به نوع مسئله انتخاب شود. به عنوان نمونه اگر در مسئله‌ای از تقارن 180 درجه استفاده شود از آنجا که هندسه مورد نظر نصف می‌شود زمان محاسبات نسبت به حالت معمولی و بدون تقارن به نصف کاهش می‌یابد. چرا که در این‌صورت کد در تنها در نصف حالت قبل ذرات را ترابرد می‌کند. در بخش 1-7) نمونه‌ای از به کارگیری تقارن 90 درجه که در شبیه‌سازی مورد استفاده قرار گرفته است نشان داده شده است.  بدیهی است که استفاده از تکنیک تقارن مستلزم آن است که مسئله مورد نظر از تقارن کافی برخوردار باشد و این تکنیک لطمه‌ای به درستی محاسبات و فیزیک مسئله وارد ننماید. بنابراین اگرچه این تکنیک بسیار ساده و کارآمد است اما ضروری است که کاربر در استفاده از آن  با ملاحظه عمل نموده و دقت کافی داشته باشد.

پیوست ها

 این درس‌آموز شامل پیوست نمی‌باشد.

 پیش نیاز

آشنایی مقدماتی با کد MCNPX