使用MPI进行基于粒子的反应-扩散模拟的并行化
Sikao Guo1, Nenad Korolija2, Kent Milfeld3
1TC Jenkins Department of Biophysics, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA.
我们介绍了一个并行基于粒子的反应扩散软件 (NERDSS),可以有效模拟分子自组装. 这种高分辨率的方法实现了近线性缩放,使化学和生物学中更大,更复杂的模拟成为可能.
科学领域:
- 计算化学是一种计算化学.
- 生物物理学的生物物理.
- 材料科学是一种材料科学.
背景情况:
- 基于粒子的反应扩散提供了比连续模型更高的分辨率.
- 准确模拟分子自我组装成复杂的结构.
- 现有的高分辨率方法面临着高的计算成本.
研究的目的:
- 开发一个可扩展的,并行实现NERDSS软件.
- 为了实现大规模自组装过程的高效模拟.
- 为了降低高分辨率反应扩散模拟的计算成本.
主要方法:
- 使用消息传递接口 (MPI) 实现并行NERDSS.
- 利用空间分解来实现整个处理器的系统分布.
- 评估了可逆反应和2D和3D自组装的可扩展性.
主要成果:
- 在96个处理器上实现了近线性扩展.
- 为各种自组装测试案例展示了准确的解决方案.
- 确定了影响并行效率的因素 (系统大小,时间尺度,反应网络).
结论:
- 平行NERDSS有效地将基于粒子的反应扩散扩展到大型仿真体积.
- 该软件为较小的组件和较慢的时间表显示最佳缩放.
- 开源代码促进了科学研究的进一步发展和应用.
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