Виртуальные cеминары и неформальное общение по солнечно-земной физике. Солнечный ветер, магнитосферы, магнитные возмущения, ... 2007 - Международный гелиофизический год

Форум по солнечно-земным связям

Объявление

Добро пожаловать на форум по солнечно-земной физике! Заходите, читайте, регистрируйтесь, пишите!
PS После регистрации Вы увидите больше разделов и тем (но не мгновенно).

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Форум по солнечно-земным связям » Численные методы » Монте-Карло или прямое численное интегрирование


Монте-Карло или прямое численное интегрирование

Сообщений 1 страница 9 из 9

1

Вопрос о сравнительной эффективности двух подходов. В MC простое описание одного рассеяния, но рассеяний, чтобы набрать функцию распределеничя, нужно много и, кажется, что неоправданно много. Если же просто проводить итерационно свертку функций распределений по пробегам, то, кажется, что при правильной организации процедуры интегрирования, получится и быстрее и точнее. Ну а подобрав интегральное преобразование, можно вообще  организовать очень быструю процедуру и практически без потери точности.

Или я не вижу каких-то подводных камней? То есть, намеренно заостряя, а есть ли вообще плюсы у МС кроме лени написать что-то другое?

2

Сейчас вопрос о эффективности МС не стоит. МС стал вроде эталона, с чем сравнивают другие метод, так как натурный эксперимент не всегда возможен. К тому же, на современном уровне ЭВМ, для простых ситуаций метод МС удается получить результаты с приличной точностью (0.1%) за вполне короткое время (минуты). Если же говорит об итерационной свертке функций распределений по пробегам, то этот способ сам по себе неэффективен. Для реальных простых ситуаций (типа отражение электронов кэВ-ных энергий от полубесконечного медного образца) проигрывает по времени счета даже методу МС (если задаться одной и той же точностью).

3

Саш, а я не понимаю, за счет чего. Конечно, если интегрирование не в лоб проводить, а чуть более осмысленно, то, вроде, должно быть быстрее.

4

Для задачи нахождения функции распределения частиц по пробегам, отраженных от полубесконечной мишени, можно получит сравнительно простой итерационный алгоритм из уравнения для функции распределения частиц по пробегам. Оно похоже на уравнение Амбарцумяна, но более сложно тем, что там имается член с двойным интегрированием: это интеграл по телесному углу и сверткой по пробегам. Поэтому возникают проблемы с сеткой, если мы будем брать эти интегралы численно. Но главная проблема не в этом. Если стартовать с однократного рассеяния, то получим решение в виде ряда по кратностям рассеяния. Для реальной ситуации дифференциальные сечения рассеяния очень вытянуты. Поэтому необходимо учитывать существенно многократные рассеяния. При увеличении кратности рассеяния увеличивается количество интегралов которые необходимо как-то находить (они тройные по азимутальному и полярному углам и по пробегу). Поэтому данный алгоритм чрезвычайно неэффективен.
Если использовать какие-нибудь приближения, то получаем решения которые в иных ситуациях будут страшно далеки от реальности.
Задача многократно усложняется для слоя.
Пока для нахождения точной функции распределения частиц по пробегам альтернативы МС нет.

5

Я, когда писала, об эффективном интегрировании, имела в виду замену самой процедуры численного конечно-разностного интегрирования аналитическим для аппроксиирующей фукции. Тогда процедура становится быстрой, а преимуществом такого подхода является корректной поведение на хостах распределения, где MC надо очень долго гонять, чтобы получить что-нибудь осмысленное.

6

Надь, я не понимаю, как в итерационной процедуре заменить интегрирование аналитическим для аппроксиирующей фукции. Может ты имеешь ввиду метод Гаусса? Но опять таки дело не в интегрировании, а в том, что этих интегралов сотни. В этом смысле итерационный метод идентичен методу МС.
Другое дело если стартовать не с однократного рассеяния. Но сложность в том, что нужно очень точно подобрать начальное приближение, чтобы получить приемлемый результат (в смысле устойчивости и точности). Я пока не знаю такой функции. Приближенные формулы существуют, но мы хотим большего :-)

7

Сейчас вопрос о эффективности МС не стоит. МС стал вроде эталона, с чем сравнивают другие метод, так как натурный эксперимент не всегда возможен.

Ну здесь я не просто не согласна, а не согласна категорически. В МС в принципе невозможно получить новой физической информации, только чисто статистические эффекты. Все же это просто метод расчета, и вопрос о его эффективности вполне правомерен.

И чисто количественно я не совсем понимаю, почему он оказывается быстрее. Сравнительная скорость и точность определяется количеством элементарных процессов и сложностью описания одного процесса. В МС описание проще, но этих самых единичек больше, чем при итерационной процедуре по кратностям.

Пока как-то мне не кажется, что тут не так все однозначно в пользу МС.

8

А что такое МС?

Куда-то Ваш вопрос пропал, но все равно отвечу.

Метод Монте-карло это способ численного моделирования случайного процесса. Мы тут в основном говорим, о рассеянии частиц, но в принципе он и в других областях знания применяется.

Ну, чтобы со своего поля не уходить, на частицах и объясню. При взаимодействии электрона (протона, нейтрона, фотона, ...) с физически тонким слоем вещества, вероятность изменения энергии (угла, и т. д.) на выходе будетт определяться прицельным параметром и потенциалом в точке, либо, если на этой стадии уже выполнено интегрирование, сечением расеяния. Обычно в монтекарловскую программу закладывается как случайный параметр либо прицельный параметр либо сразу плотность распределения при прохождении тонкого слоя (дифференциальное сечение рассеяния).

В самой простой, линейной, реализации на входе задается частица (энергия, угол, ...), а дальше прослеживается ее судьба до гибели, торможения  или до выхода из среды. Из выходных параметров частиц собираются функции рассеяния (отражения и прострела), для застрявших можно смотреть накопление заряда, инородных атомов и т.д.

Более сложные модели учитывают нелинейность, то есть, изменение мишени во время облучения. Есть модели для распыления, имплантации и т.д.

9

n_y написал(а):

Метод Монте-карло это способ численного моделирования случайного процесса. Мы тут в основном говорим, о рассеянии частиц, но в принципе он и в других областях знания применяется.

Я просто не мог понять, почему МС, а не МК. Потом, кажется, я догадался, что имеется в виду Monte Carlo. И вопрос убрал поэтому.

Чуть позже по теме напишу, наверное, я в этом понимаю кой-чего.

Отредактировано NORG (2007-07-04 07:38:05)


Вы здесь » Форум по солнечно-земным связям » Численные методы » Монте-Карло или прямое численное интегрирование