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

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6 720个CPU核心同时进行计算,最高总运算速度累计达到2 274 ns/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。