化学反应系统的随机模拟算法开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义：

现如今，物理学、力学、生命科学和工程技术中精密的化学反应系统层出不穷。掌握系统中各个物质时间演变的规律，追踪其在不同时刻的数量和演变速度，以及系统最终的走向变至关重要。因此，我们有必要从化学反应基本原理出发研究分子动力学模拟，来研究种种化学反应系统。在研究化学反应的动力学行为时，对于微观尺度的化学反应系统，由于某些反应物分子数稀少，所以补捉和控制系统的随机性，离散性都有着极为重要的现实意义。

ssa算法便是一种离散的，随机的模拟化学反应的算法, 它是由gillespie提出的[1]。而显式tau-跳、隐式tau-跳、ssssa等是随后对原ssa算法的改进。以上四种算法对于研究复杂化学反应的动力学行为都有很大的帮助。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

在本课题中, 核心任务是在深入了解ssa、显式tau-跳、隐式tau-跳、ssssa四种随机模拟算法的基础上，将以上四种随机模拟算法应用于mosfet系统的化学反应中，从而比较四种算法的计算效率，和继续验证系统的有效性。

3. 研究的方法与方案

研究方法、技术路线与实验方案：

本课题的主要内容为研究针对mosfet系统通过数值模拟，比较ssa、显式tau-跳、隐式tau-跳、ssssa四种随机模拟算法的效果，在总体研究方案上, 需要先阅读最新的文献资料, 掌握研究数值解的一些方法, 关注与相关的科研动态, 对成功的模拟案例进行分析, 发展与改进一般的理论方法.

4. 研究创新点

以MOSFET 系统为新的研究对象前所未有，数值模拟比较SSA、显式tau-跳、隐式tau-跳、ssSSA四种随机模拟算法的计算效率也比较新颖。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展：

2020年1月 - 2020年2月

·查阅相关文献, 掌握相关理论方法, 完成开题报告与毕业论文的前期准备