分子動力学専用計算クラスタの開発とそれを利用した計算資源提供型グリッドの試み

• 網崎, 孝志

• 藤原, 伸一

Bibliographic Information

Other Title

• ブンシ ドウリキガク センヨウ ケイサン クラスタ ノ カイハツ ト ソレ オ リヨウ シタ ケイサン シゲン テイキョウガタ グリッド ノ ココロミ
• Development of a Dedicated PC - cluster for Molecular Dynamics Simulations and Its Application in Computational Grids

Abstract

タンパク質など生体関連巨大分子系のための分子動力学計算専用PC クラスタの開発と，そのグリッド上での利用の試みについて報告する．専用クラスタを構成する計算ノードは，通常のPCに二体相互作用専用計算ボードを装着したものである．この専用計算ボードと高速多重極法の併用により，分子動力学計算のボトルネックであるCoulomb二体相互作用の求値を，数値精度を維持したままで高速化した．4ノードからなるクラスタで，通常の高速アルゴリズム計算のおよそ46.8倍の速度を達成した．また，そのような専用クラスタの計算パワーを，計算グリッド技術を用いて遠隔地のユーザに提供するための機能を2種類のアプローチで実現した．1つは，Ninf-Gを利用したGrid RPC計算であるが，計算パワーの伝達において，ある程度のロスがみられた．しかしながら，遠隔地の利用者は桁違いの計算性能を入手できることに変わりはなく，また，RPC 方式の柔軟なプログラム開発が可能といった利点や今後の高速ネットワークの普及を考えると利用価値は高いと思われた．もう1つのアプローチは，計算と通信のオーバラップにより，エネルギーや原子位置の時間推移（すなわち座標トラジェクトリ）を遠隔地からモニタする方式で，Globus Toolkitを用いて実現した．この場合は，オーバヘッドをほとんど生ずることなしに，遠隔地の専用クラスタを利用することが可能であった．

This paper concerns the development of a special-purpose PC-cluster for large-scale molecular dynamics simulations of protein molecular systems. This paper also reports two approaches for grid-enabled use of the cluster. In such simulations, the most problematic part is that for the evaluation of Coulombic pair interactions. The dedicated cluster consists of ordinary PCs, each of which mounts special computation boards that calculate pair interactions at high speed. On the cluster, a parallel fast multipole method is executed in cooperation with the special boards to compress the time for the evaluation of the Coulombic interaction without compromising on accuracy. The cluster (with four PCs) was about 46.8 times faster as compared with fast-multipole-calculation on a PC. Using the cluster, we examined two approaches for grid-enabling molecular dynamics simulations. One approach is an Grid RPC method using Ninf-G, while the other is “simulation monitoring” approach implemented using Globus Toolkit. It is shown that the computation power of the specialized cluster can be effectively delivered to remote client sites, although considerable but tolerable level of power loss was observed during the delivery in one of the two classes of grid-enabled approaches.

Journal

• 情報処理学会論文誌コンピューティングシステム（ACS）

  情報処理学会論文誌コンピューティングシステム（ACS） 45 (SIG06(ACS6)), 244-253, 2004-05-15

  東京 : 情報処理学会

Keywords

• グリッド応用

Details

• CRID: 1050564287846644352
• NII Article ID: 110002712383
• NII Book ID: AA11833852
• ISSN: 18827829
• ISSN: 03875806
• NDL BIB ID: 6969641
• Web Site: http://id.nii.ac.jp/1001/00018500/
• Web Site: http://id.ndl.go.jp/bib/6969641
• Web Site: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I6969641
• Text Lang: ja
• Article Type: article
• Data Source:
  • IRDB
  • NDL
  • CiNii Articles
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