GRID-система на основе европейских стандартов EGI для крупномасштабных расчетов по оригинальному ускоренному методу квантовой химии

На основе анализа современных средств создания ИС GRID-типа, входящих в ставший европейским EGI-“стандартом” репозиторий UMD (включая новые версии Globus Toolkit, ARC, dCache и др.), кратко рассмотрено применение GRID-систем для задач вычислительной химии. Созданная авторами GRID-система объединяет два кластера с Linux CentOS 7 и базируется на программном обеспечении из UMD-4. Актуальность и эффективность применения систем пакетной обработки (у нас используется Torque 4.2.10) в квантовохимических расчетах повышается для массовых расчетов докинг-комплексов (в т.ч. для задач моделирования лекарств), для чего был предложен усовершенствованный полуэмпирический метод с более эффективными аппроксимациями, реализованный в программном комплексе LSSDOCK на Fortran-95. Для таких расчетов разработаны новые методы аппроксимаций, в т.ч. для функционалов DFT, и осуществляется их программная реализация. Разработаны конверторы результатов расчетов по LSSDOCK в естественный для GRID, основанный на XML, формат CML версии 3. С использованием CMLформата на базе программных средств dCache реализовано единое дерево виртуальной файловой GRID-системы, распределённой между гетерогенными узлами, которое используется для хранения результатов расчетов по LSSDOCK.

1. Биктимиров М. Р., и др., “Использование информационных технологий и инфраструктур для агрегации научной информации. Опыт Канады, Нидерландов, Германии”, Моделирование и анализ информационных систем, 22:1 (2015), 114–126 [2]https://www.olcf.ornl.gov/frontier/.

2. Фарков М. А., Легалов А. И., “Применение методов оптимизации для выполнения молекулярного докинга на графических процессорах”, Моделирование и анализ информационных систем, 21:5 (2014), 93–101

3. Аникин Н. А., и др., “Новый подход к ускорению массовых квантово-химических расчетов докинг-комплексов”, Известия Академии наук. Серия химическая, 6 (2018), 1100–1103

4. Caldararu O., et al., “Binding Free Energies in the SAMPL5 Octa-acid Host–guest Challenge Calculated with DFT-D3 and CCSD(T)”, Journal of Computer-Aided Molecular Design, 31:1 (2017), 87–106.

5. Yilmazer N. D., Korth M., “Recent Progress in Treating Protein–Ligand Interactions with Quantum-Mechanical Methods”, International Journal of Molecular Sciences, 17:5 (2016), Article ID 742.

6. Мускатин А. Ю., Кузьминский М. Б., Русаков А. И., “На пути к унифицированным грид-системам”, Открытые системы. СУБД, 1 (2019), 10–14

7. Fernandez P. O., et al., “umd-verification: Automation of Software Validation for the EGI Federated e-Infrastructure”, Journal of Grid Computing, 16:4 (2018), 683–696.

8. http://repository.egi.eu/category/umd releases/.

9. Merelli I., “Infrastructure for High-Performance Computing: Grids and Grid Computing”, Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology: ABC of Bioinformatics, 2018, 230–235.

10. Grunzke R., et al., “Managing Complexity in Distributed Data Life Cycles Enhancing Scientific Discovery”, IEEE 11th International Conference on e-Science, 2015, 371–380.

11. Bhanwar S., Bawa S., “TUX-INTERO: A Portal for Secure Interoperation of Grids”, Int.J. Eng. Sci. Technol, 2:7 (2010), 3335–3343.

12. Herres-Pawlis S., et al., “Quantum Chemical Meta-workflows in MoSGrid”, Concurrency and Computation: Practice and Experience, 27:2 (2015), 344–357.

13. http://www.xml-cml.org/.