شبیه سازی مولکولی بر روی GPU1 تکنیک استفاده از واحد پردازش گرافیکی برای شبیه سازی های مولکولی است. در سال 2007 شرکت NVIDIA کارت های ویدئویی را معرفی کرد که نه تنها می توانست برای نمایش گرافیک بلکه برای محاسبات علمی نیز استفاده شود. این کارت ها شامل تعداد زیادی واحدهای حسابگر هستند (به عنوان سال سال 2016، حدود 3584 عدد در Tesla P100) به صورت موازی کار می کنند.
شبیه سازی مایع یونی بر روی Abalone) GPU)
مدتها قبل از این رویداد، قدرت محاسباتی کارت های ویدئویی صرفا برای تسریع محاسبات گرافیکی مورد استفاده قرار میگرفت که NVIDIA امکان توسعه برنامه های موازی در یک رابط برنامه نویسی کاربردی (API) با نام CUDA2 را توسعه داد. این تکنولوژی برنامه نویسی را با استفاده از برنامه های نوشته شده به زبان C++/C به طور قابل ملاحظه ای ساده کرده است. اخیرا OpenCL3 بستری را برای اجرا و افزایش سرعت پردازش برنامه های چند سکویی (cross-platform4) بر روی GPU فراهم می کند.
محاسبات شیمی کوانتومی و شبیه سازی های مکانیک مولکولی (مدل سازی مولکولی از نظر مکانیک کلاسیک) از جمله کاربرد های مفید این فناوری است. کارت های ویدئویی می توانند محاسبات را ده ها بار تسریع کنند، بنابراین یک رایانه شخصی با داشتن چنین کارتی دارای قدرتی شبیه به یک کلاستر5 از ایستگاه های کاری بر اساس پردازنده های رایج است.
GPU نرم افزارهای مدل سازی مولکولی را شتاب داد
نرم افزارها :
- Abalone – Molecular Dynamics (Benchmark)
- AMBER on GPUs version
- Ascalaph on GPUs version – Ascalaph Liquid GPU
- BigDFT Ab initio program based on wavelet
- Blaze ligand-based virtual screening
- Desmond (software) on GPUs, workstations, and clusters
- Firefly (formerly PC GAMESS)
- FastROCS
- GOMC – GPU Optimized Monte Carlo simulation engine
- GPIUTMD – Graphical processors for Many-Particle Dynamics
- GROMACS on GPUs
- HALMD – Highly Accelerated Large-scale MD package
- HOOMD-blue – Highly Optimized Object-oriented Many-particle Dynamics—Blue Edition
- LAMMPS on GPUs version – lammps for accelerators
- LIO DFT-Based GPU optimized code
- Octopus has support for OpenCL.
- oxDNA – DNA and RNA coarse-grained simulations on GPUs
- PWmat – Plane-Wave Density Functional Theory simulations
- TeraChem – Quantum chemistry and ab initio Molecular Dynamics
- TINKER on GPUs.
- VMD & NAMD on GPUs versions
- YASARA runs MD simulations on all GPUs using OpenCL.
API :
OPENMM : یک API برای تسریع دینامیک های مولکولی بر روی GPU ها است. v1.0 نسخه GPU-accelerated از گرومکس را فراهم می کند.
mdcore : یک کتابخانه مستقل متن باز برای شبیه سازی های دینامیک مولکولی بر روی معماری های موازی حافظه اشتراکی مدرن است.
----------------------------------------------
شرح عبارات :
1- graphics processing unit - واحد پردازشگر گرافیکی
2- مخفف عبارت انگلیسی Compute Unified Device Architecture است یک سکوی پردازش موازی و مدل برنامه‌نویسی است که توسط شرکت انویدیا به‌وجود آمده‌است و در واحدهای پردازش گرافیکی این شرکت پشتیبانی می‌شود.کودا به توسعه دهنده گان نرم‌افزار اجازه می‌دهد تا از یک GPU که ویژگی CUDA-enabled دارد برای هدف پردازش استفاده کنند، رویکردی که GPGPU شناخته می‌شود. کودا به توسعه‌دهنده گان امکان دسترسی مستقیم به حافظه و مجموعه دستورالعمل در واحد پردازش گرافیکی را می‌دهد.
3-بستری است برای برنامه‌هایی که قرار است بر سکوهای ناهمگن با تکیه بر سی‌پی‌یوها و جی‌پی‌یوها و سایر پردازنده‌ها اجرا شوند. اپن‌سی‌ال دارای یک زبان (بر پایهٔ C99) برای نوشتن kernelها (توابعی که در دستگاه‌های OpenCL اجرا می‌شوند) به‌علاوه رابط‌های برنامه‌نویسی برای تعریف و پس از کنترل بستر استفاده شوند را دارا است. OpenCL چندپردازندگی را با استفاده از روش‌های وظیفه محور (به انگلیسی: task-based) و داده محور (به انگلیسی: data-based) پشتیبانی می‌کند.
4-در اصطلاح نرم‌افزارهای رایانه، به آن دسته از نرم‌افزارها گفته می‌شود که در چندین سکوی رایانه‌ای قابل اجرا هستند. این نرم‌افزارها در دو دستهٔ کلی قرار می‌گیرند.
5- کلاسترها مجموعه از ایستگاه های کاری یا کامپیوترهای شخصی مستقل است که به وسیله یک شبکه سریع به هم متصل شده اند ، اما برای کاربران و برنامه های کاربردی به منزله یک سیستم یکپارچه هستند.
----------------------------------------------
منبع : ویکی پدیا
