ExTASY：分子动力学模拟与先进采样技术的可扩展灵活耦合
计算工程、金融与科学
2016-06-02 v1
摘要
对于许多大分子系统，仅靠单条长的分子动力学（MD）轨迹无法准确采样势能面上的相关区域。需要新方法来促进更高效的采样。我们提出可扩展高级采样与分析工具包（ExTASY）的设计与实现，用于在HPC系统上构建和执行先进采样工作流。ExTASY提供基于Python的“模板化脚本”，其接口连接到一个可互操作且高性能的基于pilot的运行时系统，该系统抽象了管理多个模拟的复杂性。ExTASY支持使用现有的高度优化并行MD代码，并将其与基于集体坐标的分析工具耦合，这些工具不需要系统的先验知识来进行偏置。我们描述了两种工作流，它们都将大型“集成”的相对短MD模拟与分析工具耦合，以自动分析生成的轨迹并识别分子构象结构，这些结构将即时用作进一步“模拟-分析”迭代的新起点。其中一种工作流利用局部缩放扩散映射技术；另一种采用互补坐标技术来增强采样并为下一代MD模拟生成起点。我们展示了ExTASY工具已部署在一系列HPC系统上，包括ARCHER（Cray CX30）、Blue Waters（Cray XE6/XK7）和Stampede（Linux集群），并且可以获得良好的强扩展性，直至数千个MD模拟，且与每个模拟的大小无关。我们讨论了终端用户如何轻松扩展或修改ExTASY以构建自己的工作流，以及为提升ExTASY可用性和鲁棒性而进行的持续工作。
引用
@article{arxiv.1606.00093,
title = {ExTASY: Scalable and Flexible Coupling of MD Simulations and Advanced Sampling Techniques},
author = {Vivekanandan Balasubramanian and Iain Bethune and Ardita Shkurti and Elena Breitmoser and Eugen Hruska and Cecilia Clementi and Charles Laughton and Shantenu Jha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.00093},
year = {2016}
}
备注
10 pages