Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Параллельная обработка и визуализация для результатов моделирования методом молекулярной динамики

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2016-28(2)-15

Полный текст:

Аннотация

В этой работе авторами представляется библиотека "mmdlab" для интерпретируемого языка программирования Python. Эта библиотека позволяет осуществлять чтение, обработку и визуализацию результатов численных расчетов задач молекулярного моделирования. Учитывая большой объем данных, получаемый в результате проведения таких симуляций, существует необходимость в параллельной реализации алгоритмов для обработки таких объемов. Параллельная обработка должна выполняться как на многоядерных системах, таких как обычный современный компьютер, так и на суперкомпьютерных системах и кластерах, где происходило численное моделирование методом молекулярной динамики. В процессе разработки данной библиотеки была изучена эффективность языка Python для таких задач и были рассмотрены инструменты, позволяющие увеличить производительность программ на этом языке. Также были изучены возможности данного языка в отношении параллельных вычислений и инструменты, позволяющие использовать для вычислений системы кластерного типа. Кроме того, были исследованы проблемы загрузки и обработки данных, расположенных на множестве вычислительных узлов. Это было вызвано необходимостью обрабатывать данные, полученные с помощью параллельного алгоритма, который выполнялся на нескольких вычислительных узлах и сохранял результаты на каждом из них. В качестве инструмента для научной визуализации был выбран пакет с открытым исходным кодом "Mayavi2". Разработанная библиотека "mmdlab" была использована для анализа результатов МД моделирования взаимодействия газа с металлической пластиной. В результате применения данной библиотеки удалось в деталях наблюдать эффект адсорбции, который важен для многих практических приложений.

Об авторах

Д. В. Пузырьков
Институт Прикладной Математики им. М. В. Келдыша Российской Академии Наук
Россия


В. О. Подрыга
Институт Прикладной Математики им. М. В. Келдыша Российской Академии Наук
Россия


С. В. Поляков
Институт Прикладной Математики им. М. В. Келдыша Российской Академии Наук
Россия


Список литературы

1. Подрыга В.О., Поляков С.В., Пузырьков Д.В., Суперкомпьютерное молекулярное моделирование термодинамического равновесия в микросистемах газ-металл. Вычислительные методы и программирование, том 16, no. 1, стр. 123-138, 2015.

2. Python official documentation. 04, Feb. 2016, https://www.python.org/

3. P. Fernando, E.G. Brian, “IPython: A System for Interactive Scientific Computing” (in English), in Computing in Science and Engineering, vol. 9, no. 3, pp. 21–29, 2007. (2015, Feb. 4), [Online]. Available: http://ipython.org

4. Stéfan van der Walt, S. Chris Colbert and Gaël Varoquaux. The NumPy Array: A Structure for Efficient Numerical Computation, Computing in Science & Engineering, 13, 22-30 (2011), DOI:10.1109/MCSE.2011.37

5. Numba official documentation, 04, Feb. 2016, http://www.numba.pydata.org/

6. Vanovschi V., Parallel Python Software, http://www.parallelpython.com

7. Ramachandran, P. and Varoquaux, G., `Mayavi: 3D Visualization of Scientific Data` IEEE Computing in Science & Engineering, 13 (2), pp. 40-51 (2011)

8. John D. Hunter. Matplotlib: A 2D Graphics Environment, Computing in Science & Engineering, 9, 90-95 (2007), DOI:10.1109/MCSE.2007.55

9. Paramiko official documentation, 04, Feb. 2016, http://www.paramiko.org/

10. ImageMagick official documentation , 04, Feb. 2016, http://www.imagemagick.org/


Для цитирования:


Пузырьков Д.В., Подрыга В.О., Поляков С.В. Параллельная обработка и визуализация для результатов моделирования методом молекулярной динамики. Труды Института системного программирования РАН. 2016;28(2):221-242. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2016-28(2)-15

For citation:


Puzyrkov D.V., Podryga V.O., Polyakov S.V. Parallel processing and visualization for results of molecular simulation problems. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2016;28(2):221-242. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2016-28(2)-15

Просмотров: 193


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)