AF: Small: Collaborative Research: Scalable, high-order mesh-free algorithms applied to bulk-surface biomechanical problems
AF:小型:协作研究:应用于体表面生物力学问题的可扩展、高阶无网格算法
基本信息
- 批准号:1717556
- 负责人:
- 金额:$ 24.44万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-01 至 2022-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Modeling material processes, like interaction of a drug molecule docking with a receptor site, must capture interactions, often by systems of partial differential equations (PDEs), both in the bulk and on the surface. These PDEs must be calculated numerically, since they often have non-linear couplings between bulk and surface whose geometries often evolve in time. This project develops and implements scalable, high-order, meshfree algorithms -- based on radial basis functions (RBFs) -- for complex multi-scale bulk-surface biomechanical modeling in three-dimensional evolving geometries. The algorithms and software developed under this grant will directly enable researchers to explore scientific questions in lipid membrane morphology and physiology of platelets in the clotting process. The algorithms will have broad applicability to other coupled bulk-surface processes -- in biology, material science, and many industrial problems. The grant will help bolster the research portfolio of the new Computational Science and Engineering (CSE) PhD program at Boise State University, and will support one of the first graduate students in this program. The PIs will continue to build upon their successful track record of recruiting graduate students in computational mathematics from underrepresented groups as part of this project by working with the LSAMP program at Boise State University.A specific focus of this proposal is on developing RBF algorithms for two biomechanical and physiological problems that are at the forefront of what current numerical techniques can handle and that have features common to general bulk-surface problems: morphology of the lipid bilayer and platelet aggregation and coagulation. These problems will drive the development of the following advances in numerical discretizations and algorithms for RBFs: 1) Scale-free kernels for high-order solutions of surface PDEs; 2) Stable, scalable meshfree schemes for advection in geometrically complex domains without any tuning parameters; 3) High-order meshfree geometric modeling techniques with optimal computational complexity; 4) SIMD-friendly algorithms for automatic scattered node generation with variable spatial; 5) Algorithms for low-cost automatic stencil selection for upwinding and adaptive node refinement; 6) Preconditioning strategies for implicit discretizations of bulk-surface; 7) Consistent, accuracy preserving meshfree techniques for visualizing solutions from RBF-based high-order methods. The developments will be made publicly available through an open-source software package.
建模材料过程,如药物分子与受体位点对接的相互作用,必须捕获相互作用,通常通过偏微分方程(PDE)系统,在本体和表面上。这些偏微分方程必须进行数值计算,因为它们通常具有体与表面之间的非线性耦合,其几何形状通常随时间演变。无网格算法-基于径向基函数(RBFs)-用于复杂的多尺度体表面生物力学建模,三维演变的几何形状。在这项资助下开发的算法和软件将直接使研究人员能够探索凝血过程中血小板的脂质膜形态和生理学方面的科学问题。算法将广泛适用于生物学、材料科学和许多工业问题中的其它耦合体-表面过程。这笔赠款将有助于加强博伊西州立大学新的计算科学与工程(CSE)博士课程的研究组合,作为该项目的一部分,PI将继续与博伊西州立大学的LSAMP项目合作,在从代表性不足的群体中招募计算数学研究生的成功记录的基础上,该提案的一个具体重点是为两个生物力学和生理学问题开发RBF算法,这些问题处于当前数值技术可以处理的最前沿,并且具有一般体表面问题的共同特征:脂质双层的形态和血小板聚集和凝结。这些问题将推动以下数值离散化方面的进展和RBF的算法:1)表面偏微分方程高阶解的无标度核; 2)几何复杂区域中对流的稳定、可扩展的无网格格式,无需任何调整参数; 3)具有最佳计算复杂度的高阶无网格几何建模技术; 4)具有可变空间的自动散射节点生成的SIMD友好算法; 5)低成本的自动模板选择算法,用于迎风和自适应节点细化:6)体表面隐式离散化的预处理策略; 7)一致的,保持精度的无网格技术,用于可视化基于RBF的高阶方法的解决方案。这些发展将通过开源软件包公开提供。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Implicit Surface Reconstruction with a Curl-free Radial Basis Function Partition of Unity Method
- DOI:10.1137/22m1474485
- 发表时间:2021-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kathryn P. Drake;E. Fuselier;G. Wright
- 通讯作者:Kathryn P. Drake;E. Fuselier;G. Wright
A Partition of Unity Method for Divergence-Free or Curl-Free Radial Basis Function Approximation
无散或无旋度径向基函数逼近的统一方法的划分
- DOI:10.1137/20m1373505
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:3.1
- 作者:Drake, Kathryn P.;Fuselier, Edward J.;Wright, Grady B.
- 通讯作者:Wright, Grady B.
A fast and accurate algorithm for spherical harmonic analysis on HEALPix grids with applications to the cosmic microwave background radiation
HEALPix 网格上快速准确的球谐分析算法及其在宇宙微波背景辐射中的应用
- DOI:10.1016/j.jcp.2020.109544
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:Drake, Kathryn P.;Wright, Grady B.
- 通讯作者:Wright, Grady B.
Mesh-free semi-Lagrangian methods for transport on a sphere using radial basis functions
- DOI:10.1016/j.jcp.2018.04.007
- 发表时间:2018-08-01
- 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:Shankar, Varun;Wright, Grady B.
- 通讯作者:Wright, Grady B.
A ROBUST HYPERVISCOSITY FORMULATION FOR STABLE RBF-FD DISCRETIZATIONS OF ADVECTION-DIFFUSION-REACTION EQUATIONS ON MANIFOLDS
- DOI:10.1137/19m1288747
- 发表时间:2020-01-01
- 期刊:
- 影响因子:3.1
- 作者:Shankar, Varun;Wright, Grady B.;Narayan, Akil
- 通讯作者:Narayan, Akil
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Grady Wright其他文献
Grady Wright的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Grady Wright', 18)}}的其他基金
Fredholm Alternative Quadrature: A Novel Framework for Numerical Integration Over Geometrically Complex Domains
Fredholm 替代求积:几何复杂域上数值积分的新颖框架
- 批准号:
2309712 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Optimal-Complexity Spectral Methods for Complex Fluids
合作研究:复杂流体的最优复杂谱方法
- 批准号:
1952674 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
SI2-SSE: GEM3D: Open-Source Cartesian Adaptive Complex Terrain Atmospheric Flow Solver for GPU Clusters
SI2-SSE:GEM3D:适用于 GPU 集群的开源笛卡尔自适应复杂地形大气流量求解器
- 批准号:
1440638 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
FRG: Collaborative Research: Chemically-active Viscoelastic Mixture Models in Physiology: Formulation, Analysis, and Computation
FRG:合作研究:生理学中的化学活性粘弹性混合物模型:公式、分析和计算
- 批准号:
1160379 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
CMG Collaborative Research: Fast and Efficient Radial Basis Function Algorithms for Geophysical Modeling on Arbitrary Geometries
CMG 协作研究:任意几何形状地球物理建模的快速高效径向基函数算法
- 批准号:
0934581 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: CMG--Freedom from Coordinate Systems, and Spectral Accuracy with Local Refinement: Radial Basis Functions for Climate and Space-Weather Prediction
合作研究:CMG——不受坐标系影响,局部细化的光谱精度:气候和空间天气预报的径向基函数
- 批准号:
0801309 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: CMG--Freedom from Coordinate Systems, and Spectral Accuracy with Local Refinement: Radial Basis Functions for Climate and Space-Weather Prediction
合作研究:CMG——不受坐标系影响,局部细化的光谱精度:气候和空间天气预报的径向基函数
- 批准号:
0620090 - 财政年份:2006
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2022
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
- 批准号:32000033
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
- 批准号:31972324
- 批准年份:2019
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
- 批准号:81900988
- 批准年份:2019
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
- 批准号:31870821
- 批准年份:2018
- 资助金额:56.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
- 批准号:31802058
- 批准年份:2018
- 资助金额:26.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
- 批准号:31772128
- 批准年份:2017
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
- 批准号:81704176
- 批准年份:2017
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
- 批准号:91640114
- 批准年份:2016
- 资助金额:85.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
相似海外基金
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342244 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Exploring the Frontiers of Adversarial Robustness
合作研究:AF:小型:探索对抗鲁棒性的前沿
- 批准号:
2335411 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
NSF-BSF: Collaborative Research: AF: Small: Algorithmic Performance through History Independence
NSF-BSF:协作研究:AF:小型:通过历史独立性实现算法性能
- 批准号:
2420942 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Structural Graph Algorithms via General Frameworks
合作研究:AF:小型:通过通用框架的结构图算法
- 批准号:
2347322 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Real Solutions of Polynomial Systems
合作研究:AF:小:多项式系统的实数解
- 批准号:
2331401 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Connections between Optimization and Property Testing
合作研究:AF:小型:优化和性能测试之间的新联系
- 批准号:
2402572 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342245 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Real Solutions of Polynomial Systems
合作研究:AF:小:多项式系统的实数解
- 批准号:
2331400 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Structural Graph Algorithms via General Frameworks
合作研究:AF:小型:通过通用框架的结构图算法
- 批准号:
2347321 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Connections between Optimization and Property Testing
合作研究:AF:小型:优化和性能测试之间的新联系
- 批准号:
2402571 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 24.44万 - 项目类别:
Standard Grant