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    分子模擬高性能方案

    摘要

      分子模擬,是指利用理論方法與計算技術,模擬或仿真分子運動的微觀行為,廣泛的應用于計算化學,計算生物學,材料科學領域,小至單個化學分子,大至復雜生物體系或材料體系都可以是它用來研究的對象。

      物理、化學、材料等領域的分子模擬以及生命科學行業的蛋白質結構大分子分析等都會用到分子模擬的理論和計算方法。浪潮通過分析這些典型行業的應用軟件,形成了針對這些行業客戶需求的典型解決方案,并積累了豐富的應用特征分析數據,從而使得集群架構與應用適配,提升效率,更好地滿足客戶的應用需求。

    背景介紹

      分子模擬,是指利用理論方法與計算技術,模擬或仿真分子運動的微觀行為,廣泛的應用于計算化學,計算生物學,材料科學領域,小至單個化學分子,大至復雜生物體系或材料體系都可以是它用來研究的對象。隨著計算機技術的發展和物理,化學理論知識的不斷進步,高性能計算機現在已經廣泛應用于研究分子性質,開發新材料等一系列研究。從原理上而言,分子模擬主要分為兩個方面,即基于第一性原理的量子化學模擬,以及基于經典力學的分子力學模擬等。當然,隨著現在研究體系的不斷復雜化,以及人們對于計算結果精確度以及準確度的不斷提升,一些交叉學科,例如第一性原理的分子動力學等綜合了量化模擬和分子模擬長處的新的研究方法也開始逐漸出現。

      分子模擬(材料物理/計算化學)是近年來飛速發展的一門學科,它主要以分子模擬為工具實現各種核心化學問題的計算,架起了理論化學和實驗化學之間的橋梁。其主要目標是利用有效的數學近似以及電腦程序計算分子的性質(例如總能量,偶極矩,四極矩,振動頻率,反應活性等)并用以解釋一些具體的化學問題。理論上講,對任何分子都可以采用相當精確的理論方法進行計算。很多計算軟件中也已經包括了這些精確的方法,但由于這些方法的計算量隨電子數的增加成指數或更快的速度增長,所以他們只能應用于很小的分子。對更大的體系,往往需要采取其他一些更大程度近似的方法,以在計算量和結果的精確度之間尋求平衡。

      分子模擬中不同的結構體系


    分子模擬高性能方案(圖1)



    分子模擬高性能方案(圖2)


    量子化學軟件

    解決方案介紹

      隨著計算機硬件的發展,計算機的計算速度得到很大程度的提升,但是計算化學領域計算問題非常復雜,尤其是對于體系較大的結構,采用高性能計算機系統成為理論化學計算的必由之路。因此,一個優秀的高性能解決方案帶給科研工作者的不僅是更快的完成計算任務,也是如何更好的完成計算任務。

    客戶收益

      應用于分子模擬領域的TS10000系統奉行“應用適配”、“彈性部署”、“易用安全”設計思想,軟件運行于其上效率高、速度快,集群的計算能力和存儲也可以在后期擴展,管理軟件方便了集群的管理監控和作業調度,整套方案全面展現了希諾智能在應用、可管理性和可擴展面的獨特優勢。


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