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Simulação em ambientes paralelos da distribuição de fotões num guia de luz

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Detalhes bibliográficos
Resumo:Nesta dissertação pretende-se desenvolver um programa que simule a propagação de fotões num guia de luz. De forma a simular a realidade com precisão será necessário calcular a trajetória dum elevado número de fotões (± 10^{10} ), fazendo com que o cálculo seja extremamente demorado se for executado sequencialmente. De forma a torná-lo exequível num período de tempo mais curto e, eventualmente com maior precisão (mais fotões), serão exploradas técnicas de processamento paralelo. Este trabalho insere-se num grupo de problemas da área de ótica. A solução será alcançada através de ajustes nas propriedades óticas do guia de luz, para obter uma dispersão homogénea de luz na saída. A simulação de fotões, em geometrias complexas, é implementada através de métodos de Monte Carlo para retratar os vários elementos aleatórios. Foi feita uma análise a vários geradores de números aleatórios para implementar o que se destaca na qualidade dos números, paralelização e período da sequência. A simulação foi paralelizada num ambiente de memória partilhada, distribuída e híbrido. Do trabalho produzido concluiu-se que independentemente do ambiente de paralelização, os resultados de desempenho e eficiência foram muito positivos. Os resultados da simulação mostram que o problema físico ficou resolvido, a homogeneidade na saída apresenta uma uniformidade de 79\% e 0,018 de Black-MURA, valores que são concordantes com os obtidos num protótipo real. A paralelização obteve um ganho máximo, de 40 , foi atingido com o modelo de memória distribuída utilizando 48 processos. Devido à natureza do problema, a independência dos fotões, a eficiência para memória partilhada e distribuída foi de 93\% e 84\% , respetivamente. O modelo híbrido, devido à computação extra para a gestão dos fios de execução, não apresentou resultados positivos.
Autores principais:Rodrigues, Diogo da Cunha
Assunto:Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
Ano:2014
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Universidade do Minho
Idioma:português
Origem:RepositóriUM - Universidade do Minho

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