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建立基于GPU的分子动力学模拟程序GMD的尝试: 分子动力学(molecular dynamics,简称MD)是分子模拟的一类基本方法,是研究微观机理的一种有效手段,在化学及其他相关领域有较广泛应用。MD的计算强度大,对模拟体系规模为N个粒子、考虑原子对两两相互作用、不...; 刘文志李晓霞聂峰光李伯杨郭力余翔杨小震杨文泓王思邈; 关键词：分子动力学 GPU

Particle-Mesh-Ewald(PME)算法在GPU上的实现被引量：9: 2012年; 分子动力学模拟(MD)是分子模拟的一类常用方法,为生物体系的模拟提供了重要途径。由于计算强度大,目前MD可模拟的时空尺度还不能满足真实物理过程的需要。作为CPU的加速设备,近年来,GPU为提高MD计算能力提供了新的可能。GPU编程难点主要在于如何将计算任务分解并映射到GPU端并合理组织线程及存储器,细致地平衡数据传输和指令吞吐量以发挥GPU的最大计算性能。静电效应是长程作用,广泛存在于生物现象的各个方面,对其精确模拟是MD的重要组成部分。Particle-Mesh-Ewald(PME)方法是公认的精确处理静电作用的算法之一。本文介绍在本实验室已建立的GPU加速分子动力学模拟程序GMD的基础上,基于NVIDIACUDA,采用GPU实现PME算法的策略,针对算法中组成静电作用的三个部分即实空间、傅立叶空间和能量修正项,分别采用不同的计算任务组织策略以提升整体性能。使用事实上的标准算例dhfr进行的测试结果表明,实现PME的GMD程序,性能分别是Gromacs4.5.3版单核CPU的3.93倍,8核CPU的1.5倍,基于OpenMM2.0加速的Gromacs4.5.3GPU版本的1.87倍。; 石静李晓霞刘忠亮刘文志郭力; 关键词：GPU CUDA

分子动力学模拟中基于GPU的范德华非键作用计算被引量：6: 2010年; GPU最初是专为图形渲染而设计的,近年来已经演化为高并行度、多线程、具有强大计算能力和极高存储器带宽的通用多核处理器,目前主流GPU的峰值计算能力通常可达CPU的数10倍。这提供了1种解决大计算量难题的新的可能。分子动力学模拟需要极强的计算能力,故使用GPU来进行分子动力学模拟的尝试是很自然的选择。本文基于NVIDIA的GeForce GTX295GPU和CUDA2.3开发环境实现了范德华力计算、范德华势能计算和基于网格的邻居搜索。在邻居搜索算法实现中,对于不同计算能力的GPU给出了不同的实现策略。对36万粒子规模的高分子聚乙烯体系算例的测试表明:1个时间步的计算结果与计算性能突出的分子动力学软件GROMACS相应的计算结果一致(运行在工作站Intel Xeon E 5405上),相对于CPU单核计算性能有大幅提高,其中邻居搜索加速了17倍,范德华力计算加速了47倍;并且解决了邻居搜索时的边界问题。虽然本文是针对范德华力的计算,但是策略是通用的,其他方向的研究人员也可以参考。测试结果表明,使用GPU来加速较大规模计算量的计算是可取的。; 刘文志李晓霞余翔杨小震郭力; 关键词：分子动力学 GPU NVIDIA CUDA GROMACS 范德华力

MD模拟中基于GPU的范德华非键作用计算: ＜正＞GPU最初是专为图形渲染而设计的,近年来已经演化为高并行度、多线程、具有强大计算能力和极高存储器带宽的通用多核处理器,目前主流GPU的峰值计算能力通常是CPU; 刘文志李晓霞; 关键词：分子动力学 GPU CUDA GROMACS 范德华力; 文献传递

水在纳米管道中流动行为的分子动力学模拟被引量：2: 2012年; 采用分子动力学方法模拟了纳米管道内水分子的流动行为.考察了压强差、管道直径和管道长度对通量的影响,验证了流体在直径为2～2.8 nm管道中的流动行为符合Hagen-Poiseuille(HP)方程.研究发现,末端效应具有长度依赖性,对于较短的管道其末端效应更为显著.为了深入了解真实非均匀管道的流动行为,使用直径不同的2种管道以不同的连接顺序组合成4种非均匀管道模型,最终得到了不同的流量.提出了二元管道模型,对非均匀管道内的流动行为进行了初步探讨.; 饶欢杨文泓王思邈孔滨刘文志李晓霞杨小震; 关键词：分子动力学模拟

聚合物纳米球结晶机理的计算机模拟被引量：1: 2013年; 本文基于位置有序参数(SOP)分析了利用图形处理器(GPU)加速的分子动力学程序GMD模拟含有4.5万和36万个CH2联合原子的聚乙烯纳米球的分子动力学结晶过程中结晶度的变化,并使用Avrami方程得到了不同温度下的结晶指数.与一般实验结果相同,该指数n不为整数.我们提出了二元混合模型,认为纳米线团的结晶行为由两种机理按一定比例组成.当结晶温度升高时,两种尺寸的纳米线团的Avrami指数均升高并接近4,结晶机理趋向三维生长和均相成核.当温度低时,晶核多在接近纳米球的表面生成,Avrami指数趋近于1.我们对体系结晶成核阶段结束时晶核沿纳米球的径向分布进行了分析.结果表明Tn=0.60时晶核的生成位置接近表面,而Tn=0.68时晶核出现一个接近纳米球内部的峰.该结果与二元混合模型的Avrami指数的分析结果相吻合.; 王思邈王思邈陶晓芳石静余翔孔滨聂峰光余翔刘文志; 关键词：高分子结晶分子动力学

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刘文志