Escalonando simulações de dinâmica molecular acelerada com GPUs

Avanços recentes A aceleração da GPU para computação de alto desempenho (HPC) gerou rápidos avanços no domínio da Dinâmica Molecular (MD). Tais simulações de MD geralmente constituem 100.000 átomos, enquanto numerosas simulações NAMD publicadas excederam 10.000.000 átomos. A pesquisa adequada, mesmo das máquinas biomoleculares mais básicas, normalmente depende de simulações de 100 ns ou mais. Normalmente, os cálculos mais demorados em dinâmica molecular são os cálculos de força entre átomos não ligados. Para ajudar nisso, as GPUs são a solução perfeita devido ao alto grau inerente de paralelismo e capacidade aritmética de ponto flutuante. Normalmente, as simulações NAMD aceleradas por GPU atingem níveis de desempenho até vinte vezes superiores ao de um único núcleo da CPU, diminuindo assim o tempo de execução dos cálculos de força não ligada, de modo que ele possa complementar as forças ligadas e os cálculos de força de longo alcance da PME que utilizam o CPU.

Os usuários do NAMD podem facilmente realizar simulações em grandes sistemas contendo centenas de milhares e até milhões de átomos, graças às GPUs. Os cálculos não ligados que consomem tempo em tantos átomos agora podem ser executados em uma GPU a 20 vezes a velocidade de um único núcleo de CPU. Os usuários do VMD podem animar trajetórias de maneira suave e interativa usando técnicas de visualização, como a exibição de orbitais moleculares ou o QuickSurf para representações de superfície. No caso de visualizar orbitais moleculares, o algoritmo de GPU da VMD obtém uma aceleração de 125 × sobre a CPU.