计算机科学 > 数学软件
[提交于 2025年5月9日
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标题: LevelSetPy:用于双曲Hamilton-Jacobi偏微分方程的GPU加速包
标题: LevelSetPy: A GPU-Accelerated Package for Hyperbolic Hamilton-Jacobi Partial Differential Equations
摘要: 本文介绍了一个软件包的发布,用于通过水平集方法对(复数)动力系统中的\textit{安全}要求进行几何推理。 重点分析了安全性,使用哈密顿-雅可比方程。 在范围方面,我们提供了求解哈密顿-雅可比-伊萨克斯方程的数值算法实现:通过迎风法计算相关值函数的空间导数,通过拉克斯-弗里德里希斯格式计算哈密顿量,并通过总变差减小的龙格-库塔格式整体整合哈密顿-雅可比方程。 由于计算速度以及与其他现代科学计算库(通常用 Python 语言编写)的互操作性至关重要,我们利用现代计算框架如\texttt{CUPY}和\texttt{NUMPY},并将大量计算转移到 GPU 设备以帮助并行化并在安全性分析中提高启动时间。 我们希望这个软件包能够帮助用户快速迭代想法,并通过现代工程问题中的几何仿真评估系统的各种安全性要求。
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