Nonlocal Reaction-Diffusion Equations and Wasserstein Gradient Flows
非局部反应扩散方程和 Wasserstein 梯度流
基本信息
- 批准号:2204722
- 负责人:
- 金额:$ 23.08万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-01 至 2025-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Partial differential equations arise throughout science and engineering as models of biological and physical phenomena. This project concerns the theoretical and numerical analysis of an important class of equations, including ones that model the development of cancer tumors, describe the growth and spread of living organisms’ populations, and underlie certain algorithms for robotic swarms. The results are expected to shed light on the mechanisms driving these phenomena and have potential for application in medicine and engineering. The project has an interdisciplinary component, provides mentoring and training opportunities for undergraduate and graduate students, and includes outreach in the community to promote STEM disciplines among new generations. The research will focus on three main interconnected topics: (1) the study of qualitative properties of solutions to nonlocal reaction-diffusion equations arising in biology and ecology; (2) the development and convergence analysis of deterministic particle methods for partial differential equations, with an emphasis of their adaptation to robotic swarming, made in collaboration with engineers; and (3) the theory of gradient flows on the space of measures. A main aim of the project is to extend the gradient flow formulation to nonlocal partial differential equations and to partial differential equations, such as reaction-diffusion equations, that are not mass-preserving. The project will also lead to the development, implementation, and study of numerical methods for both local and nonlocal equations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
部分微分方程在整个科学和工程中都出现,作为生物和物理现象的模型。该项目涉及对一类方程的理论和数值分析,包括模拟癌症肿瘤发展,描述生物体种群的生长和传播的方程,以及用于机器人群的某些算法的基础。结果预计将阐明推动这些现象的机制,并具有在医学和工程中应用的潜力。该项目具有跨学科的组成部分,为本科和研究生提供心理和培训机会,并包括社区中的宣传,以促进新一代的STEM学科。该研究将重点介绍三个主要相互联系的主题:(1)研究在生物学和生态学中引起的非局部反应扩散方程的定性特性的研究; (2)针对部分微分方程的确定性粒子方法的开发和收敛分析,重点是与工程师合作进行对机器人挥杆的适应; (3)梯度流在测量空间上的理论。该项目的一个主要目的是将梯度流公式扩展到非局部偏微分方程和不具有质量性的偏微分方程,例如反应扩散方程。该项目还将导致对本地和非局部方程的数值方法的开发,实施和研究。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,通过评估诚实地认为通过评估。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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