As the demand for high-quality rendering for mixed reality, videogame, and simulation has increased, global illumination has been actively researched. Monte Carlo path tracing can realize global illumination and produce photorealistic scenes that include critical effects such as color bleeding, caustics, multiple light, and shadows. If the sampling rate is insufficient, however, the rendered results have a large amount of noise. The most successful approach to eliminating or reducing Monte Carlo noise uses a feature-based filter. It exploits the scene characteristics such as a position within a world coordinate and a shading normal. In general, the techniques are based on the denoised pixel or sample and are computationally expensive. However, the main challenge for all of them is to find the appropriate weights for every feature while preserving the details of the scene. In this paper, we compare the recent algorithms for removing Monte Carlo noise in terms of their performance and quality. We also describe their advantages and disadvantages. As far as we know, this study is the first in the world to compare the artificial intelligence-based denoising methods for Monte Carlo rendering.
Different types of deterministic solution methods were used to solve neutron transport equations corresponding to half-space and slab albedo problems. In these types of solution methods, in addition to the error of the numerical solutions, the obtained results contain truncation and discretization errors. In the present work, a non-analog Monte Carlo method is provided to simulate the half-space and slab albedo problems with Inönü and Anlı-Güngör strongly anisotropic scattering functions. For each scattering function, the sampling method of the direction of the scattered neutrons is presented. The effects of different beams with different angular dependencies and the effects of different scattering parameters on the reflection probability are investigated using the developed Monte Carlo method. The validity of the Monte Carlo method is also confirmed through the comparison with the published data.
Monte Carlo neutron transport codes generally use the method of successive generations to converge the fission source distribution to-and then maintain it at-the fundamental mode. Recently, a phenomenon called "clustering" has been noted, which produces fission distributions that are very far from the fundamental mode. In this study, a mathematical model of clustering in Monte Carlo has been developed. The model draws on previous work for continuous-time birth-death processes, as well as methods from the field of population genetics.
Monte Carlo simulation methods are especially useful in studying a variety of problems difficult to calculate by experimental or analytical approaches. Nowadays, they are extensively applied to simulate nuclear medicine instrumentations such as single photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET) for assisting system design and optimizing imaging and processing protocols. The goal of this paper is to address the practical issues, a potential user of Monte Carlo simulations for nuclear medicine can encounter, to help them to choose a code. This review introduces the different types of Monte Carlo codes currently available for nuclear medicine, comments main features and properties for a code to be proper for a given purpose, and discusses current research trends in Monte Carlo codes.
This Paper illustrates a method for evaluating nodal probabilistic production cost using the CMELDC. A new method for constructing CMELDC(CoMposite Power System Equivalent Load Duration Curve) has been developed by authors. The CMELDC can be obtained by convolution integral processing between the probability distribution functions of the fictitious generators outage capacity and the load duration curves at each load point. In general, if complex operating conditions are involved and/or the number of severe events is relatively large, Monte Carlo methods are more efficient. Because of that reason, Monte Carlo Methods are applied for the construction of CMELDC in this study. And IEEE-RTS 24 buses model is used as our case study with satisfactory results.
In the reliability-based design optimization of electromagnetic devices, the accurate and efficient reliability assessment method is very essential. The first-order sensitivity-assisted Monte Carlo Simulation is proposed in the former research. In order to improve its accuracy for wide application, in this paper, the second-order sensitivity analysis is presented by using the hybrid direct differentiation-adjoint variable method incorporated with the finite element method. By combining the second-order sensitivity with the Monte Carlo Simulation method, the second-order sensitivity-assisted Monte Carlo Simulation algorithm is proposed to implement reliability calculation. Through application to one superconductor magnetic energy storage system, its accuracy is validated by comparing calculation results with other methods.
This paper proposes the adoption of Monte Carlo perturbation theory to approximate the Jacobian matrix of coupled neutronics/thermal-hydraulics problems. The projected Jacobian is obtained from the eigenvalue decomposition of the fission matrix, and it is adopted to solve the coupled problem via the Newton method. This avoids numerical differentiations commonly adopted in Jacobian-free Newton-Krylov methods that tend to become expensive and inaccurate in the presence of Monte Carlo statistical errors in the residual. The proposed approach is presented and preliminarily demonstrated for a simple two-dimensional pressurized water reactor case study.
In many of the complex systems modeled in the field of nuclear engineering, it is often useful to use linear regression-based analyses to analyze relationships between model parameters and responses of interests. In cases where the response of interest is calculated by a simulation which uses Monte Carlo methods, there will be some uncertainty in the responses. Further, the reduction of this uncertainty increases the time necessary to run each calculation. This paper presents some discussion on how the Monte Carlo error in the response of interest influences the error in computed linear regression coefficients. A mathematical justification is given that shows that when performing linear regression in these scenarios, the error in regression coefficients can be largely independent of the Monte Carlo error in each individual calculation. This condition is only true if the total number of calculations are scaled to have a constant total time, or amount of work, for all calculations. An application with a simple pin cell model is used to demonstrate these observations in a practical problem.
추계학적 이론을 근거로 하는 하천유량의 모의발생 모형에는 여러 가지가 있으며 이는 한정된 짧은 기간동안의 유량 실측치의 통계학적 특성을 재현시키는 일련의 장기적 유량자료를 인위적으로 발생시켜 수자원 시스템의 거동예측이나 조작기준을 보다 완벽하게 설정하기 위한 풍부한 인력 자료를 제공하자는 데 목적이 있다. 본 연구에서는 연유량의 모의발생에 주로 사용되는 Monte Carlo 모형을 연유량 자료를 구성하는 월별 하천유량의 발생에 적용 가능한가를 연구 검토하였다. 비교검토의 목적으로 실측된 월별 유량의 적정분포형을 설정한 후 Monte Carlo 방법에 의해 발생된 월별량과Autoregressive 모형중의 하나인 Thomas-Fiering의 다계절 모형에 의해 발생된 월류량의 통계학적 특성치의 실측치의 특성치와 비교하였다. 한편, 월유량 발생자료의 합성에 의한 연류량 자료의 특성치가 실측 월류량의 합성에 의한 월류량 특성치를 얼마나 잘 재현시키는가를 검사하기 위해 Monte Carlo 및 Thomas-Fiering 모형에 의해 발생시킨 연류량의 통계학적 특성치를 실측류량의 통계특성치와 비교평가하였다.
This paper presents a new approach which is able to determine the reasonable incentive levels of direct load control using sequential Monte Carlo simulation techniques. The economic analysis needs to determine the reasonable incentive level. However, the conventional methods have been based on the scenario methods because they had not considered all cases of the direct load control situations. To overcome there problems, this paper proposes a new technique using sequential Monte Carlo simulation. The Monte Carlo method is a simple and flexible tool to consider large scale systems and complex models for the components of the system. To show its effectiveness, numerical studies were performed to indicate the possible applications of the proposed technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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