two_meta.hpp

// #ifndef __TWOMETA_MODEL_HPP__
// #define __TWOMETA_MODEL_HPP__
 
// #include "Kokkos_Printf.hpp"
// #include "common/traits.hpp"
// #include "mc/macros.hpp"
// #include "models/uptake_dyn.hpp"
// #include "models/utils.hpp"
// #include <mc/prng/prng_extension.hpp>
// #include <mc/traits.hpp>
// #include <models/uptake.hpp>
// #include <string_view>
 
// namespace
// {
//   // template <FloatingPointType F> static F consteval get_phi_s_max(F
//   density,
//   // F dl)
//   // {
//   //   // dl and density must be same unit, dl*density -> mass and y is mass
//   //   yield return (dl * density) * 0.5;
//   // }
// } // namespace
 
// namespace Models
// {
 
//   struct TwoMeta
//   {
//     using uniform_weight = std::true_type; // Using type alias
//     using Self = TwoMeta;
//     using FloatType = float;
//     using Config = std::nullopt_t;
 
//     enum class particle_var : int
//     {
//       age = INDEX_FROM_ENUM(Uptakeparticle_var::COUNT),
//       length,
//       nu1,
//       nu2,
//       l_cp,
//       nu_eff_1, // This is not itself a model property but stored to be
//       exported nu_eff_2, // This is not itself a model property but stored to
//       be exported
//       // TODO FIND BETTER WAY TO STORE/GET CONTRIBUTIONS
//       contrib_phi_s,
//       contrib_phi_o2,
//       contrib_phi_ac,
//       COUNT
//     };
 
//     static constexpr std::size_t n_var =
//     INDEX_FROM_ENUM(particle_var::COUNT); static constexpr std::string_view
//     name = "simple"; using SelfParticle = MC::ParticlesModel<Self::n_var,
//     Self::FloatType>;
 
//     MODEL_CONSTANT FloatType l_max_m = 5e-6;   // m
//     MODEL_CONSTANT FloatType l_c_m = 3e-6;     // m
//     MODEL_CONSTANT FloatType d_m = 0.5e-6;     // m
//     MODEL_CONSTANT FloatType l_min_m = 0.9e-6; // m
//     MODEL_CONSTANT FloatType lin_density
//         = c_linear_density(static_cast<FloatType>(1000), d_m);
//     MODEL_CONSTANT FloatType MolarMassG
//         = Models::MolarMass::GramPerMole::glucose<float>;
//     MODEL_CONSTANT FloatType MolarMassO2
//         = Models::MolarMass::GramPerMole::dioxygen<float>; // g/mol
 
//     MODEL_CONSTANT FloatType y_sx_1
//         = 1. / 2.217737e+00;                       // Mode 1 S to X yield
//         (mass)
//     MODEL_CONSTANT FloatType y_sx_2 = y_sx_1 / 3.; // Mode 2 S to X yield
//     (mass) MODEL_CONSTANT FloatType y_sa = 0.8;           // S to A yield
//     (mass) MODEL_CONSTANT FloatType y_os_molar = 3; // 3 mol o2 per mol for
//     glucose MODEL_CONSTANT FloatType k_o
//         = 0.0001; // g/L: Anane et. al 2017 (Biochem. Eng. J) (g/g)
//     MODEL_CONSTANT FloatType dl_max_ms
//         = 8 * 2e-10; // m/s  https://doi.org/10.7554/eLife.67495;
//     MODEL_CONSTANT FloatType tau_1 = 1000.; // s
//     MODEL_CONSTANT FloatType tau_2 = 1000.; // s
 
//     MODEL_CONSTANT FloatType phi_s_max
//         = (dl_max_ms * lin_density) * y_sx_1; // TODO should be /y
//     MODEL_CONSTANT FloatType phi_perm_max = phi_s_max / 40.; // kgS/
//     MODEL_CONSTANT FloatType phi_o2_max
//         = 10 * phi_s_max / MolarMassG * y_os_molar * MolarMassO2; // kgS/s
//     MODEL_CONSTANT float nu_max_kg_s = dl_max_ms * lin_density;
 
//     // MODEL_CONSTANT auto length_c_dist =
//     //     MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>(l_c_m, l_c_m / 7.,
//     //     l_min_m, l_max_m); use in out_str_l2
 
//     // MODEL_CONSTANT auto length_c_dist =
//     // MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>(
//     // l_c_m, l_c_m / 2., l_min_m, l_max_m); // use in out_str_l3
//     //
//     MODEL_CONSTANT auto adder_dist
//         = MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>(
//             1.567e-6, 0.24e-6, l_min_m, l_max_m); // use in out_str_l3
 
//     // MODEL_CONSTANT auto length_c_dist =
//     // MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>(1.5*l_c_m, l_c_m / 7.,
//     // 3*l_min_m, l_max_m);
//     KOKKOS_INLINE_FUNCTION static void init(const MC::pool_type& random_pool,
//                                             std::size_t idx,
//                                             const SelfParticle& arr);
 
//     KOKKOS_INLINE_FUNCTION static MC::Status
//     update(const MC::pool_type& random_pool,
//            FloatType d_t,
//            std::size_t idx,
//            const SelfParticle& arr,
//            std::size_t position,
//            const MC::LocalConcentration& c);
 
//     KOKKOS_INLINE_FUNCTION static void
//     division(const MC::pool_type& random_pool,
//              std::size_t idx,
//              std::size_t idx2,
//              const SelfParticle& arr,
//              const SelfParticle& buffer_arr);
 
//     KOKKOS_INLINE_FUNCTION static void
//     contribution(std::size_t idx,
//                  std::size_t position,
//                  double weight,
//                  const SelfParticle& arr,
//                  const MC::ContributionView& contributions);
 
//     KOKKOS_INLINE_FUNCTION static double
//     mass(std::size_t idx, const SelfParticle& arr)
//     {
//       return GET_PROPERTY(Self::particle_var::length) * lin_density;
//     }
 
//     static std::vector<std::string_view>
//     names()
//     {
//       return { "age",      "length", "nu1",   "nu2",    "nu_eff_1",
//                "nu_eff_2", "a_perm", "a_pts", "phi_o2", "phi_g" };
//     }
 
//     static std::vector<std::size_t>
//     get_number()
//     {
//       return { INDEX_FROM_ENUM(particle_var::age),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::length),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::nu1),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::nu2),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::nu_eff_1),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::nu_eff_2),
//                INDEX_FROM_ENUM(Uptakeparticle_var::ap_2),
//                INDEX_FROM_ENUM(Uptakeparticle_var::ap_1),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::contrib_phi_o2),
//                INDEX_FROM_ENUM(particle_var::contrib_phi_s) };
//     }
//   };
 
//   CHECK_MODEL(TwoMeta)
 
//   KOKKOS_INLINE_FUNCTION void
//   TwoMeta::init([[maybe_unused]] const MC::pool_type& random_pool,
//                 std::size_t idx,
//                 const SelfParticle& arr)
//   {
//     constexpr auto local_adder = adder_dist;
 
//     constexpr auto length_dist =
//     MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>(
//         1.5e-6, 0.19e-6, l_min_m, l_max_m);
 
//     constexpr auto mu_nu_dist = nu_max_kg_s * 0.1;
//     constexpr auto nu_1_initial_dist
//         = MC::Distributions::TruncatedNormal<float>(
//             mu_nu_dist, mu_nu_dist / 7., 0.,
//             static_cast<double>(nu_max_kg_s));
 
//     auto gen = random_pool.get_state();
//     const auto l0 = length_dist.draw(gen);
//     const auto dl = local_adder.draw(gen);
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::length) = l0;
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::l_cp) = l0 + dl;
//     GET_PROPERTY(particle_var::nu1) = nu_1_initial_dist.draw(gen);
//     random_pool.free_state(gen);
//     GET_PROPERTY(particle_var::contrib_phi_s) = 0;
//     Uptake<UptakeDefault<typename Self::FloatType>, Self>::init(
//         random_pool, idx, arr);
//   }
 
//   KOKKOS_INLINE_FUNCTION MC::Status
//   TwoMeta::update(const MC::pool_type& random_pool,
//                   FloatType d_t,
//                   std::size_t idx,
//                   const SelfParticle& arr,
//                   const std::size_t position,
//                   const MC::LocalConcentration& concentrations)
//   {
//     (void)random_pool;
//     const auto phi_s
//         = Uptake<UptakeDefault<typename Self::FloatType>, Self>::uptake_step(
//             phi_s_max, d_t, idx, arr, concentrations);
 
//     const auto o = Kokkos::max(static_cast<float>(concentrations(1)), 0.F);
 
//     const float phi_o2 = (phi_o2_max)*o / (o + k_o); // gO2/s
 
//     const float nu_1_star
//         = y_sx_1 * MolarMassG
//           * Kokkos::min(phi_s / MolarMassG,
//                         phi_o2 / MolarMassO2 / y_os_molar); // gX/s
 
//     const float s_1_star = (1 / y_sx_1 * nu_1_star);
 
//     const float phi_s_residual_1_star = Kokkos::max(phi_s - s_1_star, 0.F);
//     KOKKOS_ASSERT(phi_s_residual_1_star >= 0.F);
 
//     const float nu_2_star = y_sx_2 * phi_s_residual_1_star; // gX/s
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_1)
//         = Kokkos::min(nu_1_star, GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu1)); //
//         gX/s
 
//     const float s_1 = (1 / y_sx_1 *
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_1)); const float phi_s_residual_1
//     = Kokkos::max(phi_s - s_1, 0.F);
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2)
//         = Kokkos::min(y_sx_2 * phi_s_residual_1,
//                       GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu2)); // gX/s
 
//     const float s_growth
//         = s_1 + (1 / y_sx_2 * GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2));
 
//     const float s_overflow = phi_s - s_growth;
 
//     KOKKOS_ASSERT(GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_1) >= 0.F);
//     KOKKOS_ASSERT(GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2) >= 0.F);
 
//     // CONTRIBS
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_s) = -phi_s;
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_o2)
//         = -1
//           * ((1. / y_sx_1 / MolarMassG * y_os_molar * MolarMassO2
//               * GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_1))
//              + 0. * GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2));
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_ac)
//         = GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2) / y_sx_2 * y_sa
//           + (s_overflow > 0. ? y_sa * (s_overflow) : 0);
 
//     // ODE
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu1)
//         += static_cast<float>(d_t)
//            * ((nu_1_star - GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu1)) / tau_1);
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu2)
//         += static_cast<float>(d_t)
//            * ((nu_2_star - GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu2)) / tau_2);
 
//     const auto sum_nu = (GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_1)
//                          + GET_PROPERTY(Self::particle_var::nu_eff_2));
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::length)
//         += static_cast<float>(d_t) * (sum_nu / lin_density);
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::age) += d_t;
 
//     return (GET_PROPERTY(Self::particle_var::length)
//             > GET_PROPERTY(Self::particle_var::l_cp))
//                ? MC::Status::Division
//                : MC::Status::Idle;
//   }
 
//   KOKKOS_INLINE_FUNCTION void
//   TwoMeta::division(const MC::pool_type& random_pool,
//                     std::size_t idx,
//                     std::size_t idx2,
//                     const SelfParticle& arr,
//                     const SelfParticle& child_buffer_arr)
//   {
//     constexpr auto local_adder = adder_dist;
//     const FloatType new_current_length
//         = GET_PROPERTY(particle_var::length) / static_cast<FloatType>(2.);
 
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::length) = new_current_length;
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::age) = 0;
 
//     GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::length)
//         = new_current_length;
//     GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::age) = 0;
 
//     auto nu_1_o = GET_PROPERTY_FROM(idx, arr, Self::particle_var::nu_eff_1);
//     auto nu_2_o = GET_PROPERTY_FROM(idx, arr, Self::particle_var::nu_eff_2);
//     auto gen = random_pool.get_state();
//     GET_PROPERTY(Self::particle_var::l_cp)
//         = new_current_length + local_adder.draw(gen);
 
//     GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::nu1) =
//     nu_1_o; GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr,
//     Self::particle_var::nu2) = nu_2_o;
//     // if (nu_1_o != 0)
//     //{
//     // GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::nu1) =
//     // MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>::draw_from(
//     // gen, nu_1_o, nu_1_o / 2., 0, 1.);
//     //}
//     // if (nu_2_o != 0)
//     //{
//     // GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::nu2) =
//     // MC::Distributions::TruncatedNormal<FloatType>::draw_from(
//     // gen, nu_2_o, nu_2_o / 2., 0, 1.);
//     //}
//     //
//     GET_PROPERTY_FROM(idx2, child_buffer_arr, Self::particle_var::l_cp)
//         = new_current_length + local_adder.draw(gen);
//     random_pool.free_state(gen);
 
//     Uptake<UptakeDefault<typename Self::FloatType>, Self>::division(
//         random_pool, idx, idx2, arr, child_buffer_arr);
//   }
 
//   KOKKOS_INLINE_FUNCTION void
//   TwoMeta::contribution([[maybe_unused]] std::size_t idx,
//                         std::size_t position,
//                         double weight,
//                         [[maybe_unused]] const SelfParticle& arr,
//                         const MC::ContributionView& contributions)
//   {
//     auto access = contributions.access();
//     access(0, position)
//         += weight * GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_s); //
//         NOLINT
//     access(1, position)
//         += weight * GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_o2); //
//         NOLINT
//     access(2, position)
//         += weight * GET_PROPERTY(Self::particle_var::contrib_phi_ac); //
//         NOLINT
//   }
 
//   static_assert(HasExportProperties<TwoMeta>, "ee");
 
// } // namespace Models
 
// #endif