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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

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LINCS约束算法的GPU并行化被引量：6: 2012年; 分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD)是计算化学和生物模拟领域一种重要的计算手段,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,计算速度是其主要瓶颈之一。2007年以来,比CPU具有更强大的存储器带宽和计算能力的GPU(Graphics Processing Units)的可编程能力获得了显著提升,为数值计算的并行加速提供了一种新的选择。除了使用并行技术加速MD,合理地使用约束算法可增大模拟的时间步长以降低MD计算量。本文首次建立了GPU加速的LINCS(Linear Constraint Solver)约束算法GMD_LINCS,使用线程组织、合并访问、全局同步等对其进行了优化。GMD_LINCS是基于GPU的MD程序(GMD)的约束算法部分。采用GROMACS官网提供的基准算例二氢叶酸还原酶(DHFR)对GMD_LINCS的测试结果表明,GMD_LINCS程序和GROMACS4.5.3CPU版本的计算精度吻合较好。对含有19万个粒子(27条链)的聚丙烯腈(PAN)算例的测试结果表明,GMD_LINCS程序的计算性能获得明显提升,比GROMACS4.5.3相应的LINCS约束算法的单核CPU性能可加速约17倍、是其八核CPU性能的4.5倍左右。; 刘忠亮李晓霞石静郭力孔滨杨小震; 关键词：GPU CUDA GROMACS

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石静