Open AccessCardinal acceleration of calculations of giant biomolecules by quantum chemistry methods, requiring the use of supercomputers and / or GRID systems
Author(s) -
N. A. Anikin,
Александр Юрьевич Мускатин,
M. B. Kuz’minskii,
Сергей Николаевич Леднев,
Александр Валерьевич Смирнов,
Александр Ильич Русаков
Publication year - 2020
Publication title -
programmnye sistemy: teoriâ i priloženiâ
Language(s) - Russian
Resource type - Journals
ISSN - 2079-3316
DOI - 10.25209/2079-3316-2020-11-2-75-92
Subject(s) - grid , biomolecule , acceleration , quantum , quantum chemistry , chemistry , computer science , nanotechnology , physics , molecule , materials science , mathematics , quantum mechanics , organic chemistry , geometry , supramolecular chemistry
Расчеты электронной структуры молекул квантовохимическими методами давно проводятся с использованием суперЭВМ. Сегодня они проводятся на лидере суперкомпьютерного списка TOP500 и будут осуществляться на первом в США экзафлопсном суперкомпьютере. Краткий обзор современных методов квантовой химии и их применения на суперЭВМ для расчетов в первую очередь больших молекул показывает необходимость применения ускоренных аппроксимационных методик для реализации возможностей проведения таких расчетов. Это особенно актуально для массовых расчетов таких гигантских биомолекул, как докинг/комплексы белок/лиганд. Для этого нами разработаны дающие большое ускорение при приемлемой точности расчетов алгоритмы аппроксимации для вычисления молекулярных интегралов неэмпирических методов квантовой химии. Для массовых расчетов докинг/комплексов полуэмпирическими методами предложена и программно реализована новая методика, базирующаяся на использовании некоторых локализаций взаимодействий лигандов с белком благодаря формированию групп из полного набора лигандов комплекса. Изложенная методика позволила достигнуть ускорения на порядки и предполагается к использованию в будущих неэмпирических расчетах. Описанные методики и программы для необходимых массовых расчетов докинг/комплексов естественно вписываются в пакетную систему обработки заданий и могут использоваться в GRID/среде. Такая GRID/система создается на вычислительных ресурсах ЯрГУ и ИОХ РАН на базе стандартных в рамках EGI программных средств UMD 4).