Каталитические реакции на платиновых металлах помимо фундаментального интереса имеют важное прикладное значение в связи с экологической проблемой очистки выбросов выхлопных газов от примесей СО и NO. Асинхронный вероятностный клеточный автомат (АКА), известный ещё как кинетический метод Монте-Карло, позволяет отобразить нелинейность каталитических процессов непосредственным образом, моделируя взаимодействие реальных атомов и молекул с помощью дискретных правил переходов. КА-моделирование каталитических реакций даёт возможность наблюдать за процессами происходящими на поверхности катализатора (распространение химических волн, образование кластеров) в режиме реального времени, что позволяет выявить основные закономерности протекания каталитических процессов и понять механизм самоорганизации химических реакций на катализаторах.

Для изучения пространственно-временной динамики каталитических реакций необходимо моделировать взаимодействие большого количества молекул (≈10^20) в течение длительного периода времени (≈10^10 итераций). Следовательно, решение таких задач требует использования эффективных алгоритмов распараллеливания. В работах [О.Л. 4, 14, 15] предложен метод достижения высокой эффективности распараллеливания путём аппроксимации АКА блочно-синхронным КА (БСКА). В связи с тем, что блочно-синхронный режим работы уменьшает стохастичность моделируемого процесса, необходимо проверять эквивалентность эволюций АКА и БСКА для каждой задачи отдельно. При моделировании химических реакций критериями сравнения являются концентрации реагентов, участвующих в реакции, скорость реакции и бифуркационная диаграмма, отображающая устойчивые состояния системы в зависимости от парциальных давлений реагентов и температуры. Совпадение значений характеристик, полученных в результате моделирования с помощью АКА и БСКА свидетельствует о применимости преобразования асинхронного режима в блочно-синхронный.

Участники: Калгин Константин, Анастасия Шарифулина