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基于自回避行走数值模拟的并行计算-计算机应用研究

第３１卷第４期 计 算 机 应 用 研 究 Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．４

２０１４年４月 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ Ａｐｒ．２０１４

基于自回避行走数值模拟的并行计算

１ ２，３ ２

高和蓓 ，李洪 ，龚斌

(１．温州职业技术学院信息系，浙江 温州３２５０３５；２．山东大学计算机科学与技术学院，济南２５０１００；３．温州

大学计算机系，浙江 温州３２５０３５)

摘要：提出一种蒙特卡洛方法并行计算高分子的单链性质，高分子链采用自回避行走方法生成初始状态，链

节点的随机运动通过键长涨落方法进行模拟。自回避链的配分函数没有解析解，研究高分子链的性质往往要计

算大量的样本。利用样本之间的独立性进行并行计算达到线性加速比，使蒙特卡洛模拟高分子链的并行计算时

间缩短到科学计算可以接受的时间范围。

关键词：并行计算；线性加速比；自回避行走；计算机模拟

中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５(２０１４)０４１０３９０４

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１４．０４．０２０

Ｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆａｖｏｉｄｉｎｇｗａｌｋ

１ ２，３ ２

ＧＡＯＨｅｂｅｉ，ＬＩＨｏｎｇ ，ＧＯＮＧＢｉｎ

(１．Ｄｅｐｔ．ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，ＷｅｎｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＷｅｎｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３２５０３５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ

＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＷｅｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＷｅｎｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３２５０３５，

Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｐａｒａｌｌｅｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａｓｉｎｇｌｅｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎ．Ｉｔｕｓｅｄｓｅｌｆａｖｏｉ

ｄｉｎｇｗａｌｋｍｅｔｈｏｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｔｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｒａｎｄｏｍｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈａｉｎｂｙｔｈｅｂｏｎｄｆｌｕｃ

ｔｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｆｏｒｎｏａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｙｃａｌｃｕｌａｔｅｃｈａｉｎｐａｒｔｉｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎｓｔｅｎｄｔｏｂｅｃａｌｃｕ

ｌａｔｅｄｂｙｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓａｍｐｌｅｓ．Ｉｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓａｍｐｌｅｓｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｌｉｎｅａｒ

ｓｐｅｅｄｕｐ．ＰａｒａｌｌｅｌｅｘｅｃｕｔｉｏｎｔｉｍｅｗａｓａｃｃｅｐｔａｂｌｅｆｏｒｐａｒａｌｌｅｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｌｉｎｅａｒｓｐｅｅｄｕｐ；ｓｅｌｆａｖｏｉｄｉｎｇｗａｌｋ(ＳＡＷ)；ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

模拟进行研究，线型链是高分子常用的一种简化模型，由大量

引言

相同结构的单元串联而成，一般高分子链因热运动使分子在空