Nyligen, YANG Xiaolin och hans medarbetare från Yunnan Observatories of the Chinese Academy of Sciences utvecklade en ny snabb kod, Lemon (Linear Integral Equations Monte Carlo-lösare baserad på Neumann Solution), som syftar till att lösa strålningsöverföringsprocesserna (RTP) exakt. Kodens schema är baserat på linjär integralekvation och dess Neumann-serielösning. Studien publicerades i The Astrophysical Journal Supplement Serier.

RT är de mest primära och allestädes närvarande fysiska processerna inom området astrofysik, och de spelar en viktig roll både i teoretiska undersökningar och praktiska observationer. För att lösa RTs, olika metoder har föreslagits, bland vilka Monte Carlo (MC) metoden är den viktigaste och mest använda numeriska metoden på grund av sin enkelhet men ändå kraftfulla och anmärkningsvärda prestanda.

Den konventionella MC-metoden (eller fotonspårningsschema), dock, har en inneboende defekt som är den stora mängden beräkningar som vanligtvis ger ett resultat med ganska låg statik och stor varians, eftersom en betydande del av beräkningskostnaden är helt bortkastade.

För att övervinna defekten, Yang Xiaolin och hans medarbetare föreslog ett nytt system, där de föreslog att MC-metoden som används för att lösa RTs borde bygga på integralekvationen och dess Neumann-lösning snarare än fotonspårning.

Det nya systemet har stora fördelar. Det kan tvinga fotonerna att ge bidrag till resultaten vid varje spridningsplats, avsevärt förbättra beräkningseffektiviteten och noggrannheten. Som ett resultat, felet övervinns eller lindras. Den kan behandla RT med och utan polarisationer i ett enhetligt ramverk och förenkla beräkningsproceduren om den geometriska konfigurationen av systemet har en axiell eller sfärisk symmetri. Dessutom, den kan appliceras direkt för att lösa alla linjära differential-integralekvationer med initiala eller randvillkor på lämpligt sätt.

Lemon är helt utvecklad enligt detta nya schema och skriven på FORTRAN 90 språk. Den är allmänt tillgänglig och kan laddas ner från:github.com/yangxiaolinyn/Lemon. För närvarande, Citron kan lösa problemen med RTs huvudsakligen begränsade till platt rumstid. För att öka beräkningshastigheten, Lemon implementerar den enklaste parallellberäkningen genom att använda schemat Message Passing Interface (MPI).

Valideringen av Lemon har verifierats genom att reproducera resultaten av flera testproblem. Man kan finna att citron kännetecknas av snabb hastighet, flexibilitet i beräkningsmetoder, hög effektivitet och noggrannhet, vilket garanterar potentiella tillämpningar av Lemon för beräkningar av RTs i framtiden.