uu.seUppsala universitets publikasjoner
Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Stochastic Simulation of Reaction-Diffusion Processes
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Avdelningen för beräkningsvetenskap. Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Numerisk analys.
2013 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Numerical simulation methods have become an important tool in the study of chemical reaction networks in living cells. Many systems can, with high accuracy, be modeled by deterministic ordinary differential equations, but other systems require a more detailed level of modeling. Stochastic models at either the mesoscopic level or the microscopic level can be used for cases when molecules are present in low copy numbers.

In this thesis we develop efficient and flexible algorithms for simulating systems at the microscopic level. We propose an improvement to the Green's function reaction dynamics algorithm, an efficient microscale method. Furthermore, we describe how to simulate interactions with complex internal structures such as membranes and dynamic fibers.

The mesoscopic level is related to the microscopic level through the reaction rates at the respective scale. We derive that relation in both two dimensions and three dimensions and show that the mesoscopic model breaks down if the discretization of space becomes too fine. For a simple model problem we can show exactly when this breakdown occurs.

We show how to couple the microscopic scale with the mesoscopic scale in a hybrid method. Using the fact that some systems only display microscale behaviour in parts of the system, we can gain computational time by restricting the fine-grained microscopic simulations to only a part of the system.

Finally, we have developed a mesoscopic method that couples simulations in three dimensions with simulations on general embedded lines. The accuracy of the method has been verified by comparing the results with purely microscopic simulations as well as with theoretical predictions.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis, 2013. , s. 46
Serie
Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology, ISSN 1651-6214 ; 1042
Emneord [en]
stochastic simulation, microscale, mesoscale, Smoluchowski's equation, hybrid methods
HSV kategori
Forskningsprogram
Beräkningsvetenskap med inriktning mot numerisk analys
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-198522ISBN: 978-91-554-8667-9 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:uu-198522DiVA, id: diva2:616667
Disputas
2013-06-05, Room 2446, Polacksbacken, Lägerhyddsvägen 2D, Uppsala, 10:15 (engelsk)
Opponent
Veileder
Prosjekter
eSSENCETilgjengelig fra: 2013-05-14 Laget: 2013-04-18 Sist oppdatert: 2013-08-30bibliografisk kontrollert
Delarbeid
1. Flexible single molecule simulation of reaction-diffusion processes
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Flexible single molecule simulation of reaction-diffusion processes
2011 (engelsk)Inngår i: Journal of Computational Physics, ISSN 0021-9991, E-ISSN 1090-2716, Vol. 230, s. 3948-3965Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-149900 (URN)10.1016/j.jcp.2011.02.020 (DOI)000289597500017 ()
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2011-02-19 Laget: 2011-03-24 Sist oppdatert: 2017-12-11bibliografisk kontrollert
2. Coupled mesoscopic and microscopic simulation of stochastic reaction-diffusion processes in mixed dimensions
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Coupled mesoscopic and microscopic simulation of stochastic reaction-diffusion processes in mixed dimensions
2012 (engelsk)Inngår i: Multiscale Modeling & simulation, ISSN 1540-3459, E-ISSN 1540-3467, Vol. 10, s. 585-611Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-175073 (URN)10.1137/110832148 (DOI)000305949600010 ()
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2012-05-29 Laget: 2012-05-31 Sist oppdatert: 2017-12-07bibliografisk kontrollert
3. Efficient sampling in event-driven algorithms for reaction-diffusion processes
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Efficient sampling in event-driven algorithms for reaction-diffusion processes
2013 (engelsk)Inngår i: Communications in Computational Physics, ISSN 1815-2406, E-ISSN 1991-7120, Vol. 13, s. 958-984Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-181793 (URN)10.4208/cicp.271011.230312a (DOI)000322065200002 ()
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2012-09-21 Laget: 2012-09-28 Sist oppdatert: 2017-12-07bibliografisk kontrollert
4. Reaction-diffusion master equation in the microscopic limit
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Reaction-diffusion master equation in the microscopic limit
2012 (engelsk)Inngår i: Physical Review E. Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, ISSN 1539-3755, E-ISSN 1550-2376, Vol. 85, s. 042901:1-5Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-173986 (URN)10.1103/PhysRevE.85.042901 (DOI)000302409200005 ()
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2012-04-03 Laget: 2012-05-09 Sist oppdatert: 2017-12-07bibliografisk kontrollert
5. Stochastic reaction–diffusion processes with embedded lower dimensional structures
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Stochastic reaction–diffusion processes with embedded lower dimensional structures
2012 (engelsk)Rapport (Annet vitenskapelig)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2012-034
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-187336 (URN)
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2012-12-05 Laget: 2012-12-05 Sist oppdatert: 2013-05-06bibliografisk kontrollert
6. Single molecule simulations in complex geometries with embedded dynamic one-dimensional structures
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Single molecule simulations in complex geometries with embedded dynamic one-dimensional structures
2013 (engelsk)Rapport (Annet vitenskapelig)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2013-009
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-198504 (URN)
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2013-04-16 Laget: 2013-04-16 Sist oppdatert: 2013-05-06bibliografisk kontrollert
7. Convergence of methods for coupling of microscopic and mesoscopic reaction-diffusion simulations
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Convergence of methods for coupling of microscopic and mesoscopic reaction-diffusion simulations
2013 (engelsk)Rapport (Annet vitenskapelig)
Serie
Technical report / Department of Information Technology, Uppsala University, ISSN 1404-3203 ; 2013-010
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-198521 (URN)
Prosjekter
eSSENCE
Tilgjengelig fra: 2013-04-18 Laget: 2013-04-18 Sist oppdatert: 2013-05-21bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

fulltext(1221 kB)797 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT01.pdfFilstørrelse 1221 kBChecksum SHA-512
34a48362dbdd46409db6c985809541fe74bd51e81b46a269589a63395b3fad334cc200eeaf5da9ee04fcc4461863775883c75f355f4c236447fd5f9b1be466d0
Type fulltextMimetype application/pdf
Kjøp publikasjonen >>

Personposter BETA

Hellander, Stefan

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Hellander, Stefan
Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 797 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

isbn
urn-nbn

Altmetric

isbn
urn-nbn
Totalt: 1770 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf