Acceleration of generalized replica exchange with solute tempering simulations of large biological systems on massively parallel supercomputer

复制品 超级计算机 巨量平行 计算机科学 分子动力学 并行计算 平行回火 计算科学 统计物理学 分布式计算 化学 物理 计算化学 艺术 视觉艺术 人工智能 马尔科夫蒙特卡洛 贝叶斯概率 蒙特卡罗分子模拟
作者
Jaewoon Jung,Chigusa Kobayashi,Yuji Sugita
出处
期刊:Journal of Computational Chemistry [Wiley]
卷期号:44 (20): 1740-1749 被引量:3
标识
DOI:10.1002/jcc.27124
摘要

Generalized replica exchange with solute tempering (gREST) is one of the enhanced sampling algorithms for proteins or other systems with rugged energy landscapes. Unlike the replica-exchange molecular dynamics (REMD) method, solvent temperatures are the same in all replicas, while solute temperatures are different and are exchanged frequently between replicas for exploring various solute structures. Here, we apply the gREST scheme to large biological systems containing over one million atoms using a large number of processors in a supercomputer. First, communication time on a multi-dimensional torus network is reduced by matching each replica to MPI processors optimally. This is applicable not only to gREST but also to other multi-copy algorithms. Second, energy evaluations, which are necessary for the multistate bennet acceptance ratio (MBAR) method for free energy estimations, are performed on-the-fly during the gREST simulations. Using these two advanced schemes, we observed 57.72 ns/day performance in 128-replica gREST calculations with 1.5 million atoms system using 16,384 nodes in Fugaku. These schemes implemented in the latest version of GENESIS software could open new possibilities to answer unresolved questions on large biomolecular complex systems with slow conformational dynamics.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wanci应助HonneursW采纳,获得10
刚刚
顾矜应助copper采纳,获得10
刚刚
一颗糖完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
素简发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
1+1发布了新的文献求助10
3秒前
123456发布了新的文献求助20
3秒前
独特元蝶完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
123完成签到,获得积分20
3秒前
liuwy发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
徐老师完成签到 ,获得积分10
5秒前
独特元蝶发布了新的文献求助10
6秒前
傅。完成签到,获得积分10
6秒前
小何发布了新的文献求助10
7秒前
龍Ryu发布了新的文献求助10
7秒前
深情安青应助祝你开心采纳,获得10
7秒前
qu完成签到 ,获得积分20
8秒前
8秒前
深情安青应助xzm采纳,获得10
8秒前
9秒前
轨迹应助Queena采纳,获得10
9秒前
9秒前
瓜6发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
123发布了新的文献求助30
10秒前
10秒前
10秒前
Aria完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
素简完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
多金多金发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
小理事完成签到,获得积分10
14秒前
77发布了新的文献求助10
14秒前
邹咕噜发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exploring Nostalgia 500
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5667453
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4885755
关于积分的说明 15120132
捐赠科研通 4826235
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2583865
邀请新用户注册赠送积分活动 1537959
关于科研通互助平台的介绍 1496082