Применение технологии CUDA для моделирования процессов реакции-диффузии на двумерном клеточном ансамбле

В рамках теории морфогенов рост, формообразование и дифференцировка ткани, состоящей из клеток, могут быть описаны математическими моделями типа реакции-диффузии, содержащими системы дифференциальных уравнений с частными производными. При рассмотрении клеточной структуры ткани такие модели сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. При моделировании ткани реальных размеров, содержащей $10^4$–$10^6$ клеток, размерность системы уравнений становится такой, что для ее решения в приемлемое время необходимо использовать высокопроизводительные вычисления. В работе рассматривается алгоритм прямого моделирования, основанный на схеме расщепления задачи по «биофизическим» процессам и явных вычислительных схемах для реализации отдельных процессов. Продемонстрировано, как такую конструкцию численной модели эффективно использовать для расчетов на графических ускорителях в рамках технологии высокопроизводительных вычислений CUDA.