Application of the global optimization index method to solving inverse problems of chemical kinetics

Authors

  • I.M. Gubaidullin
  • V.V. Ryabov
  • M.V. Tikhonova

Keywords:

chemical kinetics
inverse problem
carboalumination
global optimization
rotated evolvements
black-box optimization
mixed strategy
parallel algorithms

Abstract

The construction of mathematical models and the solution of inverse problems in physical chemistry are related to the minimization of difference between numerical and experimental data, which requires a multiple solution of computationally time-consuming direct problems. In order to study the mechanisms of complex chemical reactions of metal-complex catalysis and to determine their kinetic parameters, it is proposed to use the parallel index method of global optimization. The method uses the dimension reduction based on Peano curves and the information approach supplemented with the building multiple mapping ("rotated evolvement") allowing the efficient usage of hundreds of processors. A mixed local-global strategy and other modifications of the index method are used to accelerate the search procedure.


Published

2011-03-22

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biographies

I.M. Gubaidullin

V.V. Ryabov

M.V. Tikhonova


References

  1. Тихонова М.В., Губайдуллин И.М., Спивак С.И. Численное решение прямой кинетической задачи методами Розенброка и Мишельсена для жестких систем дифференциальных уравнений // Журн. Средневолжского матем. общества. 2010. 12, N 2. 26-33.
  2. Parfenova L.V., Gabdrakhmanov V.Z., Khalilov L.M., Dzhemilev U.M. On study of chemoselectivity of reaction of trialkylalanes with alkenes, catalyzed with Zr pi-complexes // J. Organomet. Chem. 2009. 694, N 23. 3725-3731.
  3. Стронгин Р.Г. Поиск глобального оптимума. М.: Знание, 1990.
  4. Стронгин Р.Г. Параллельная многоэкстремальная оптимизация с использованием множества разверток // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 1991. 31, N 8. 1173-1185.
  5. Strongin R.G., Sergeyev Ya.D. Global optimization with non-convex constraints. Sequential and parallel algorithms. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000.
  6. Баркалов К.А. Ускорение сходимости в задачах условной глобальной оптимизации. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. ун-та, 2005.
  7. Баркалов К.А., Рябов В.В., Сидоров С.В. Использование кривых Пеано в параллельной глобальной оптимизации // Тр. IX Междунар. конференции-семинара «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах». Владимир, 2009. 44-47.
  8. Баркалов К.А., Рябов В.В., Сидоров С.В. О некоторых способах балансировки локального и глобального поиска в параллельных алгоритмах глобальной оптимизации // Вычислительные методы и программирование. 2010. 11, N 2. 189-194.