31、BioFVM-X：用于生物系统的MPI+OpenMP 3D模拟器

BioFVM-X：用于生物系统的MPI+OpenMP 3D模拟器

1. 背景与相关工具

在生物系统模拟领域，有多个工具可供选择，但各有优缺点。例如，某些工具是闭源的，这可能会阻碍潜在用户；Chaste是一个开源的通用模拟包，可用于建模软组织和离散细胞群体，能与MPI和PETSc结合使用，但存在多个依赖项；Timothy也是一个基于MPI的开源工具，但同样有多个依赖，如Zoltan、Hypre和SPRNG等。

而BioFVM因其简单性、灵活性、对外部库的最小依赖性、执行速度和开放性，成为分布式并行化的理想实验候选者。

2. BioFVM内部设计与域划分

在BioFVM中，3D模拟域被划分为体素（Volumetric pixels）。其内部架构的主要类及其关系如下：
- 生物环境 ：包括微环境（Microenvironment）和微环境选项（Microenvironment Options）。
- 物理域 ：以2D/3D网格表示，包含通用网格（General Mesh）、笛卡尔网格（Cartesian Mesh）和体素（Voxel）。
- 细胞 ：由基本代理（Basic Agent）和代理容器（Agent Container）组成。

部分类的数据成员是其他类类型的对象或指针。例如，微环境类用于设置微环境名称、底物的扩散/衰减率，定义托马斯算法的常数，包含笛卡尔网格对象和代理容器类的指针，并执行I/O操作。

笛卡尔网格类包含一组确定全局/局部体素的调整大小函数，微环境选项类有助于将