OpenRBC：一种蛋白质分辨率的红细胞快速模拟器
生物物理
2017-06-28 v1 介观与纳米尺度物理
计算工程、金融与科学
摘要
我们提出 OpenRBC，一个粗粒化分子动力学代码，它能够使用单台共享内存商用工作站执行一项前所未有的计算机模拟实验——模拟由 400 万介观粒子建模的整个哺乳动物红细胞脂质双分子层和细胞骨架。为实现这一点，我们发明了一种自适应空间搜索算法，以加速在极稀疏三维空间中短程成对相互作用的计算。该算法基于粗粒化粒子点云的 Voronoi 划分，并在模拟过程中持续更新。该算法使得我们代码中关键的空间搜索数据结构（即无网格单元列表）的构建，其时间和空间开销与系统中粒子数量呈线性比例。单元的位置和形状也自动适应局部密度和曲率。该代码实现了 OpenMP 并行化，并可扩展至数百个硬件线程。它在求解时间上比传统模拟器快近一个数量级，在问题规模上大 40 多倍，从而为探究红细胞的生物力学提供了新平台。
引用
@article{arxiv.1701.02059,
title = {OpenRBC: A Fast Simulator of Red Blood Cells at Protein Resolution},
author = {Yu-Hang Tang and Lu Lu and He Li and Constantinos Evangelinos and Leopold Grinberg and Vipin Sachdeva and George Em Karniadakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.02059},
year = {2017}
}