GPU를 이용한 분자 모델링

GPU를 이용한 분자 모델링(Molecular modeling on GPUs)은 분자 시뮬레이션에 그래픽 처리 장치(GPU)를 사용하는 기술이다.

2007년, 엔비디아는 그래픽 표시뿐만 아니라 과학 계산에도 사용할 수 있는 비디오 카드를 출시했다. 이 카드에는 많은 산술 장치 (, RTX 6000 Ada에서는 최대 18,176개)가 병렬로 작동한다. 이 사건 훨씬 전부터 비디오 카드의 계산 능력은 순전히 그래픽 계산 가속에 사용되었다. 이 카드의 새로운 기능 덕분에 CUDA라는 고수준 응용 프로그래밍 인터페이스(API)에서 병렬 프로그램을 개발할 수 있게 되었다. 이 기술은 C/C++로 프로그램을 작성할 수 있게 함으로써 프로그래밍을 크게 단순화했다. 최근에는 OpenCL을 통해 크로스 플랫폼 GPU 가속이 가능해졌다.

양자화학 계산 및 분자역학 시뮬레이션 (고전역학 관점에서 분자 모델링)은 이 기술의 유익한 응용 분야 중 하나이다. 비디오 카드는 계산 속도를 수십 배 가속화할 수 있으므로, 이러한 카드가 장착된 PC는 일반 프로세서 기반 워크스테이션 클러스터와 유사한 성능을 갖는다.

GPU 가속 분자 모델링 소프트웨어

프로그램
 아발론 – 분자 동역학 (벤치마크)
 ACEMD는 2009년부터 GPU에서 사용 가능 벤치마크 벤치마크
 AMBER GPU 버전 버전
 아스칼라프 GPU 버전 – 아스칼라프 리퀴드 GPU
 오토도크 – 분자 도킹
 빅DFT 웨이블릿 기반의 초기 프로그램
 브라이언QC 양자 화학 (HF 및 DFT) 및 분자 역학
 블레이즈 리간드 기반 가상 스크리닝
 CHARMM – 분자 동역학 
 CP2K 초기 분자 동역학
 데스몬드 (소프트웨어) GPU, 워크스테이션, 클러스터용
 파이어플라이 (이전 이름: PC GAMESS)
 패스트록스
 GOMC – GPU 최적화 몬테카를로 시뮬레이션 엔진
 GPIUTMD – 다중 입자 동역학을 위한 그래픽 프로세서
 GPU4PySCF – PySCF용 GPU 가속 플러그인 패키지
 GPUMD - 경량 범용 분자 동역학 코드
 GROMACS GPU 버전
 HALMD – 고도로 가속화된 대규모 MD 패키지
 HOOMD-blue  – 고도로 최적화된 객체 지향 다중 입자 동역학 – 블루 에디션
 LAMMPS GPU 버전 – 가속기용 램스
 LIO DFT 기반 GPU 최적화 코드 - 
 옥토푸스는 OpenCL을 지원한다.
 oxDNA – GPU를 이용한 DNA 및 RNA 거친 입자 시뮬레이션
 PWmat – 평면파 밀도범함수 이론 시뮬레이션
 RUMD - 로스킬레 대학교 분자 동역학
 테라켐 – 양자 화학 및 초기 분자 동역학
 팅커 GPU 버전.
 VMD & NAMD GPU 버전 버전
 YASARA는 OpenCL을 사용하여 모든 GPU에서 MD 시뮬레이션을 실행한다.

API
 브라이언QC – GPU에서의 양자 화학 시뮬레이션을 위한 개방형 C 레벨 API를 제공하며, Q-Chem 및 PSI의 GPU 가속 버전을 제공한다.
 OpenMM – GPU에서 분자 동역학을 가속화하기 위한 API, v1.0은 GROMACS의 GPU 가속 버전을 제공한다.
 mdcore – 현대 공유 메모리 병렬 아키텍처에서 분자 동역학 시뮬레이션을 위한 오픈 소스 플랫폼 독립 라이브러리.

분산 컴퓨팅 프로젝트
 GPUGRID 분산 슈퍼컴퓨팅 인프라
 Folding@home 분산 컴퓨팅 프로젝트
 Exscalate4Cov 대규모 가상 스크리닝 실험

 같이 보기 

 각주 

 외부 링크 
 GPU에서 고전 및 양자 화학에 대한 추가 링크

분류:계산화학
분류:분자 모델링
분류:화학 소프트웨어
분류:GPGPU