结合低成本的电子结构理论和低成本的并行计算架构
Pit Steinbach1, Christoph Bannwarth1
1Institute for Physical Chemistry, RWTH Aachen University, Melatener Str. 20, 52074 Aachen, Germany. bannwarth@pc.rwth-aachen.de.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|June 3, 2024
概括
像HF-3c,PBEh-3c和oB97X-3c这样的低成本电子结构方法在TeraChem中使用消费者GPU加速. 这提供了计算成本,准确性和货币开支的最佳平衡.
科学领域:
- 计算化学是一种计算化学.
- 电子结构理论 电子结构理论
- 高性能计算的高性能计算.
背景情况:
- 电子结构方法是计算密集的.
- 异质计算架构,如GPU,可以加速这些计算.
- 自2008年以来,TeraChem软件一直在为GPU加速开发.
研究的目的:
- 在消费级GPU上实施和评估三种低成本的电子结构方法 (HF-3c,PBEh-3c, ωB97X-3c).
- 评估TeraChem中混合精度整体处理的性能优势.
- 探索这些方法与激发状态的hh-TDA形式主义的结合.
主要方法:
- 在TeraChem.中实施HF-3c,PBEh-3c和oB97X-3c方法.
- 杆混合精度积分处理高斯积分的角度动量l < 3.
- 将3c方法与hh-TDA形式主义结合起来,用于激发状态计算.
主要成果:
- 在消费者GPU上观察到HF-3c,PBEh-3c和oB97X-3c的显著性能改善.
- ωB97X-3c在当前的GPU集成库限制下实现了更高的精度.
- 通过hh-TDA组合,可以实现新的,高效的低成本多配置激发状态方法.
- 基准测试证明了对最低垂直激发能量的有效描述.
结论:
- 将高效的电子结构方法与负担得起的并行硬件相结合,提供了最佳的成本-精度比率.
- 消费级GPU可以有效地用于加速量子化学计算.
- 实施的方法为研究人员提供了可访问和准确的计算工具.


