项目名称： 面向异构众核架构的量子力学精度蛋白质分子动力学模拟大规模并行计算方法

项目编号： No.91430110

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李国辉

作者单位： 中国科学院大连化学物理研究所

项目金额： 65万元

中文摘要： 准确而又快速的蛋白质分子动力学模拟是生命科学、生物医药和生物能源等领域中最具挑战和前沿的研究课题之一。描述原子间相互作用物理模型的准确性和蛋白质构象取样的效率是上述计算成功的决定性因素。目前蛋白质分子动力学模拟采用经典分子力学模型因而很难精确描述细致微观相互作用；同时，现有蛋白质分子动力学模拟并行计算由于构象取样效率低而限制了计算结果的收敛速度。我们前期改进了副本互换蛋白质构象增强型采样方法并与量子力学精度蛋白质能量分块计算方法结合，在天河II机器上完成了28万CPU主核测试，并行效率达到32%。本项目将立足于上述研究基础，针对天河II和国产Exascale众核机器，提出更高效的构象采样方法，结合量子化学计算程序的众核移植和优化及分块算法的改进，实现量子力学精度蛋白质分子动力学模拟的大规模并行算法和软件。为我国超级计算机研发奠定坚实的理论基础以及上述领域的应用研究提供更好的研究工具。

中文关键词： 量子力学精度；蛋白质分子动力学模拟；增强型构象采样；量子化学分块方法；异构众核架构

英文摘要： Accurate and fast molecular dynamics (MD) simulation of protein is one of the most challenging and cutting-edge technologies in life sciences, biomedicine and bioenergy research field. The success of the MD simulation critically relies on how accurate the

英文关键词： Quantum Mechanical Accuracy；Molecular Dynamics Simulation of Proteins；Enhanced Conformational Sampling；Divide-and-Conquer Quantum Chemistry Method；Heterogeneous Many-core Architecture