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生物大分子的分子动力学模拟过程在百万亿次集群上的部署优化
  • ISSN号:1671-9352
  • 期刊名称:山东大学学报(理学版)
  • 时间:2012
  • 页码:14-19+49
  • 分类:O643.12[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]山东大学微生物技术国家重点实验室,山东济南250100, [2]山东大学病原生物学研究所,山东济南250012, [3]南洋理工大学生命科学学院,新加坡新加坡637551, [4]国家超算济南中心,山东济南250101, [5]山东大学计算机科学与技术学院,山东济南250101
  • 相关基金:973计划资助项目(2011CB707401);国家自然科学基金资助项目(31070063);山东省优秀中青年奖励基金项目(20090451326)
  • 相关项目:外切纤维素酶I高效降解结晶纤维素动态学过程与充分条件
中文摘要:

分子动力学模拟作为研究生物大分子功能和性质的新工具,已广泛应用于蛋白质和核酸等物质的分子动态学行为研究,但目前常规分子动力学模拟时间尺度较小,不能达到生物大分子分子动态行为的有效取样范围。温度副本交换分子动力学可同时运行多个独立模拟,明显提高模拟时间的可及尺度,但需要千核以至万核的计算资源,目前已发表的相关文献其模拟体系使用的计算资源均较小。本文利用国家超算济南中心的神威4000A百万亿次集群,首先进行单副本的分子动力学模拟,然后利用外切纤维素酶催化结构域的模拟体系(约5万原子)进行多达128个温度副本的分子动力学模拟,一次模拟任务最多成功利用6720个CPU核心同时进行计算,最高总运算速度累计达到2274ns/d,这为分子动力学模拟利用上万核心进行计算提供了新的思路。

英文摘要:

As a novel tool to study the functions and properties of biomacromolecules, molecular dynamics has been ex- tensively used to investigate the molecular dynamic behavior of proteins and nucleic acids. However, the time scale range of normal molecular dynamics simulation remains relatively narrow, which cannot reach the valid sampling range of biomacromolecules dynamics behavior recently. Temperature replica exchange molecular dynamics can run multiple independent simulations synchronously and effectively increase the simulating speed. Meanwhile, it requires tens of thousands of cores in aspect of the computing resources, yet the simulation systems of published literatures cannot reach such large scale hitherto. By using the 100T Flops cluster of sunway 4000A in National Supercomputing Center in Jinan, we firstly ran the molecular dynamics of single replica and then ran as many as 128 temperature replicas exchange molecular dynamics to simulate the catalytic domain of exocellulases ( about 50 000 atoms). We simultaneously used up to 6 720 CPU cores in this task, the total computing speed accumulated to 2 274 ns/d, which offers a new approach to run the molecular dynamics over ten thousand CPU cores.

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期刊信息
  • 《山东大学学报:理学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:山东大学
  • 主编:刘建亚
  • 地址:济南市经十路17923号
  • 邮编:250061
  • 邮箱:xblxb@sdu.edu.cn
  • 电话:0531-88396917
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-9352
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1389/N
  • 邮发代号:24-222
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘
  • 被引量:6243