視覺分子動力軟體(VMD) :在CUDA GPU上運作視覺分子動力軟體(Visual Molecular Dynamics, VMD)

VMD為一分子視覺化程式,利用3-D繪圖和內建腳本,針對大型二分子系統提供顯示、動畫和分析功能。VMD為免費提供 ,由伊利諾大學香檳分校的理論和計量生物物理學小組分發。

VMD 1.8.7版本中的數個關鍵核心和應用程式,為利用NVIDIA GPU的龐大平行CUDA架構。相較於僅在一顆CPU上運作,使用NVIDIA CUDA GPU將能使運作速度加快20至100倍,請見以下討論。

您可在此網站取得VMD和NAMD之GPU加速的最新資訊 http://www.ks.uiuc.edu/Research/gpu/

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分子軌道顯示

針對量子化學模擬結果的分析,分子軌道(molecular orbitals, MO)的視覺化相當重要。

如同圖表中所顯示的結果,GPU締造了一個史無前例的成績,僅用即時計算便能實現量子化學模擬軌道的互動式動畫。

  • CPU 運時為10-100秒
  • GPU 運時不多於0.3秒

增加Tesla GPU的數目,將能加快VMD中此款應用程式的速度:

  • 3 顆Tesla GPU能加速323倍
  • 4 顆Tesla GPU能加速412倍

VMD Molecular Orbital Computation
VMD中的分子軌道運算

 

離子佈局

針對非常大型的結構---例如病毒,進行以庫侖為基礎的離子化時,即使是使用一般大小的CPU叢集,也需花上數天的時間。

VMD中採用GPU的離子佈局工具能加速靜電電位圖計算,針對此任務,4顆Tesla C1060 GPU的實際效能將能達到1.78 兆級浮點運算(Teraflop)。使用GPU預先計算平均場強度(average field),如此將能取代分子動力(MD)編碼中的即時運算。


VMD Ion Placement
直接庫侖總和(加快69倍)

 

內含配位體取樣(Implicit Ligand Sampling)

內含配位體取樣(Implicit Ligand Sampling)被用來發現蛋白質內部的氣體遷移路徑。它被用以研究氧氣(O2)、一氧化碳(CO)等在蛋白質內部如何行進,對替代性燃料和能源的研究特別有用。在CPU上執行內含配位體取樣(ILS)需花上兩個月以上的時間,而在單一Tesla C1060 GPU上運作僅需三天。

VMD Implicit Ligand
VMD中的內含配位體取樣(加快20倍)


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