图形处理器上生物分子的朗之万动力学模拟
软凝聚态物质
2010-03-08 v1 生物物理
生物大分子
摘要
由于涉及极长的时间尺度（微秒至秒），即使在分布式计算系统上，对生理相关条件下生物分子的折叠、错误折叠和机械解折叠等基本生物学过程进行理论建模也具有挑战性。图形处理器（GPU）正成为一种替代传统CPU的编程平台，因为它们提供了高原始计算能力，可广泛应用于众多科学领域。利用粗粒化自组织聚合物（SOP）模型，我们开发并测试了蛋白质朗之万模拟的GPU实现（SOP-GPU程序）。使用基于粒子或基于相互作用对的并行化方式实现了所有粒子受力的同时计算，与该程序的优化CPU版本相比，实现了约30倍的加速。我们通过分析若干小蛋白质、长蛋白纤维和大型蛋白质组装体的相关模拟时间和内存使用情况，评估了SOP-GPU程序端到端应用（即算法的所有步骤均在GPU上运行）的计算性能。SOP-GPU包现可用于大型蛋白质系统力学性质的理论探索，以在施力的实验条件下生成力-伸展和力-压入曲线，并将体外单分子实验与计算机模拟的结果联系起来。
引用
@article{arxiv.1003.1148,
title = {Langevin dynamics simulations of biomolecules on graphics processors},
author = {A. Zhmurov and R. I. Dima and Y. Kholodov and V. Barsegov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.1148},
year = {2010}
}
备注
36 pages, 5 figures, 1 table