基于高斯曲率的蛋白质嵌入到对称低温电镜密度图的方法

为了解决低温电镜三维重构得到的对称生物大分子三维结构分辨率低的问题,提出一种新的基于高斯曲率计算的自动化的方法.通过计算生物分子表面的高斯曲率和优化模型等数学方法把单个蛋白质或其他亚基嵌入到对称的低温电镜密度图中,通过计算蛋白质和对称低温电镜密度图的离散高斯曲率来定义特征点,对低温电镜密度图,利用K-means分类来定义相应的特征点.用均方根偏差值、曲率的交叉关联系数和优化模型来匹配对应的特征点,用最小二乘法计算旋转矩阵和平移向量.最后,用同样的方法把其他部分也嵌入到对称的生物大分子中.给出了椭球体x~2+y~2/2+z~2/3=1的解析高斯曲率和数值计算的高斯曲率的比较、蛋白质1DOR的高斯曲率计算和特征点的计算结果、蛋白质1DOR和2REC的分子装配结果可视化.数值实验结果表明所提出来的一系列的方法是准确和有效的.     

Poisson-Boltzmann方程的并行有限元求解及网格自适应生成

说明如何利用并行自适应有限元软件平台PHG 求解生物分子溶液体系的非线性Poisson-Boltzmann方程,并介绍一种解决这类问题的方法,它将网格生成与自适应计算过程结合在一起,可自动产生合适的网格,避免复杂的曲面网格生成步骤.之前的网格生成工作有：（1） TMSmesh生成高斯曲面的三角网格; （2） TransforMesh删除自相交的三角网格; （3） ISO2Mesh提高表面网格质量3个步骤.而基于PHG的自适应加密模块可以在逐次调整网格的同时保持动态负载平衡,高效地得到计算网格用于近似求解非线性Poisson-Boltzmann方程.计算了小球模型和AChE系统,分别从误差指示子下降阶和溶剂化能收敛的角度验证了方法的有效性,并且还将网格生成算法成功地应用于gA离子通道.     

电离损伤效应漂移扩散模型的数值算法和应用

针对半导体器件中的氧化物由于辐射电离损伤所产生的界面陷阱和体缺陷的模型，采用向后欧拉方法处理时间离散，采用线性化的方法处理带反应项的非线性漂移扩散反应方程，完成了氧化金属–绝缘层–半导体结构(MIS)中二氧化硅层产生界面缺陷和体缺陷的数值模拟。该算法在三维并行自适应有限元软件平台(PHG)上编程实现，模拟的数值结果与电离损伤实验中所出现的低剂量增强效应和在不同氢气浓度条件下的数据相符合。针对模拟结果给出了对应模型的结果分析。