粒子間的相互作用計(jì)算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了粒子間的相互作用計(jì)算方法

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
粒子間的相互作用計(jì)算方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)


[0001]本專利技術(shù)涉及分子動(dòng)力學(xué)模擬
，具體涉及粒子間的相互作用計(jì)算方法
、
裝置
、
設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)
。

技術(shù)介紹

[0002]在生命科學(xué)領(lǐng)域，分子動(dòng)力學(xué)作為一個(gè)能模擬蛋白質(zhì)在溶劑中運(yùn)動(dòng)的重要工具而被人熟知
。
其模擬蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長，例如到達(dá)微秒
、
毫秒級(jí)別，模擬的結(jié)果越準(zhǔn)確
。
分子動(dòng)力學(xué)是通過描述所有兩兩處于一定范圍內(nèi)的粒子之間的相互作用來模擬蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)的
。
假設(shè)模擬的蛋白質(zhì)含有
X
個(gè)粒子，模擬其運(yùn)動(dòng)時(shí)，每一步都需要計(jì)算給定粒子間的相互作用以及
1/2X(X
?
1)
個(gè)原子對間的距離，將原子間距離處于范圍之內(nèi)的原子對用于計(jì)算相互作用，而通常是不到5飛秒就得計(jì)算一步，于是想要達(dá)到微秒
、
毫秒級(jí)別的計(jì)算時(shí)間，就得計(jì)算
106?
109數(shù)量級(jí)的步數(shù)
。
由此可見，長時(shí)間模擬蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算量是巨大的，如何提高粒子間的相互作用的計(jì)算效率成為亟待解決的技術(shù)問題
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種粒子間的相互作用計(jì)算方法
、
裝置
、
設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決粒子的相互作用計(jì)算時(shí)間較長的問題
。
[0004]第一方面，本專利技術(shù)提供了一種粒子間的相互作用計(jì)算方法，該方法包括：確定目標(biāo)計(jì)算體系，將目標(biāo)計(jì)算體系中的粒子進(jìn)行分組，得到多個(gè)任務(wù)，任務(wù)用于控制計(jì)算單元計(jì)算一組粒子間的相互作用；將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中，計(jì)算單元的數(shù)量為預(yù)設(shè)值；根據(jù)任務(wù)和計(jì)算單元的對應(yīng)關(guān)系，確定每個(gè)粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)；若各粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)均小于預(yù)設(shè)閾值，控制各計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果
。
[0005]本專利技術(shù)實(shí)施例提供的方法，為了減少任務(wù)計(jì)算時(shí)間將不同的任務(wù)分配至不同的計(jì)算單元中，除此之外，本專利技術(shù)實(shí)施例還將各粒子所使用的計(jì)算單元總數(shù)均控制在一定范圍內(nèi)，在提高各任務(wù)的計(jì)算效率的同時(shí)，減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，提高了各粒子總互相作用的計(jì)算效率
。
[0006]進(jìn)一步的，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的方法還包括：若存在一個(gè)粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，將預(yù)設(shè)值減1，返回將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中的步驟，直至各粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)均小于預(yù)設(shè)閾值；控制各計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果
。
[0007]進(jìn)一步的，將目標(biāo)計(jì)算體系中的粒子進(jìn)行分組，得到多個(gè)任務(wù)，包括：確定目標(biāo)計(jì)算體系中粒子間的相互作用類型；根據(jù)粒子間的相互作用類型將粒子進(jìn)行分組，得到至少一個(gè)任務(wù)集合，一類相互作用對應(yīng)一個(gè)任務(wù)集合，一個(gè)任務(wù)集合中包括至少一個(gè)任務(wù)
。
[0008]進(jìn)一步的，粒子間的相互作用類型包括第一二面角相互作用
、
第二二面角相互作用和
CMAP
相互作用，
CMAP
相互作用用于表征粒子集中各粒子間的相互作用，粒子集包含第
一粒子子集和第二粒子子集，第一二面角相互作用用于表征第一粒子子集中各粒子間的相互作用，第二二面角相互作用用于表征第二粒子子集中各粒子間的相互作用；將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中的步驟，包括：將第一二面角相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第一任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中；將第二二面角相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第二任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中；若屬于同一粒子集中的第一粒子子集和第二粒子子集分別對應(yīng)的第一任務(wù)和第二任務(wù)分配至不同的計(jì)算單元中，將粒子集對應(yīng)的第三任務(wù)分配至第一粒子子集對應(yīng)的第一任務(wù)所在的計(jì)算單元中
。
[0009]進(jìn)一步的，粒子間的相互作用類型還包括鍵角相互作用和鍵長相互作用，將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中的步驟，還包括：將鍵角相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第四任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中；將鍵長相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第五任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中
。
[0010]進(jìn)一步的，一個(gè)計(jì)算單元對應(yīng)多個(gè)任務(wù)集合中的任務(wù)，一個(gè)計(jì)算單元中屬于同一個(gè)任務(wù)集合的任務(wù)的數(shù)量小于或等于
D
i
/N
，其中，
D
i
表示第
i
個(gè)任務(wù)集合中的任務(wù)數(shù)量，
N
表示計(jì)算單元的數(shù)量
。
[0011]進(jìn)一步的，控制各計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果，包括：控制各計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，得到各任務(wù)對應(yīng)的相互作用計(jì)算結(jié)果；將同一粒子對應(yīng)的多個(gè)相互作用計(jì)算結(jié)果傳輸至目標(biāo)計(jì)算單元；通過目標(biāo)計(jì)算單元計(jì)算同一粒子對應(yīng)的多個(gè)相互作用計(jì)算結(jié)果的和，得到粒子的總相互作用
。
[0012]第二方面，本專利技術(shù)提供了一種粒子間的相互作用計(jì)算裝置，該裝置包括：
[0013]任務(wù)確定模塊，用于確定目標(biāo)計(jì)算體系，將目標(biāo)計(jì)算體系中的粒子進(jìn)行分組，得到多個(gè)任務(wù)，任務(wù)用于控制計(jì)算單元計(jì)算一組粒子間的相互作用；任務(wù)分配模塊，用于將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中，計(jì)算單元的數(shù)量為預(yù)設(shè)值；計(jì)算單元總數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)任務(wù)和計(jì)算單元的對應(yīng)關(guān)系，確定每個(gè)粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)；相互作用計(jì)算模塊，若各粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)均小于預(yù)設(shè)閾值，相互作用計(jì)算模塊用于控制各計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果
。
[0014]第三方面，本專利技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器和處理器之間互相通信連接，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的粒子間的相互作用計(jì)算方法
。
[0015]第四方面，本專利技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的粒子間的相互作用計(jì)算方法
。
附圖說明
[0016]為了更清楚地說明本專利技術(shù)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術(shù)的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖
。
[0017]圖1是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的粒子間的相互作用計(jì)算方法的流程示意圖；
[0018]圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例中分子結(jié)構(gòu)的二面角示意圖；
[0019]圖3是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的另一粒子間的相互作用計(jì)算方法的流程示意圖；
[0020]圖4是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的又一粒子間的相互作用計(jì)算方法的流程示意圖；
[0021]圖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種粒子間的相互作用計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括：確定目標(biāo)計(jì)算體系，將所述目標(biāo)計(jì)算體系中的粒子進(jìn)行分組，得到多個(gè)任務(wù)，所述任務(wù)用于控制計(jì)算單元計(jì)算一組粒子間的相互作用；將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中，所述計(jì)算單元的數(shù)量為預(yù)設(shè)值；根據(jù)任務(wù)和計(jì)算單元的對應(yīng)關(guān)系，確定每個(gè)粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)；若各粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)均小于預(yù)設(shè)閾值，控制各所述計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各所述計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：若存在一個(gè)粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，將所述預(yù)設(shè)值減1，返回所述將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中的步驟，直至各粒子使用的計(jì)算單元總數(shù)均小于所述預(yù)設(shè)閾值；控制各所述計(jì)算單元執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)，根據(jù)各所述計(jì)算單元的執(zhí)行結(jié)果得到各粒子間的相互作用計(jì)算結(jié)果
。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述目標(biāo)計(jì)算體系中的粒子進(jìn)行分組，得到多個(gè)任務(wù)，包括：確定所述目標(biāo)計(jì)算體系中粒子間的相互作用類型；根據(jù)所述粒子間的相互作用類型將粒子進(jìn)行分組，得到至少一個(gè)任務(wù)集合，一類相互作用對應(yīng)一個(gè)任務(wù)集合，一個(gè)任務(wù)集合中包括至少一個(gè)任務(wù)
。4.
根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述粒子間的相互作用類型包括第一二面角相互作用
、
第二二面角相互作用和
CMAP
相互作用，其中，所述
CMAP
相互作用用于表征粒子集中各粒子間的相互作用，所述粒子集包含第一粒子子集和第二粒子子集，所述第一二面角相互作用用于表征所述第一粒子子集中各粒子間的相互作用，所述第二二面角相互作用用于表征所述第二粒子子集中各粒子間的相互作用；所述將各任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中的步驟，包括：將所述第一二面角相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第一任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中；將所述第二二面角相互作用對應(yīng)的任務(wù)集合中的各第二任務(wù)分配至多個(gè)不同的計(jì)算單元中；若屬于同一粒子集中的第一粒子子集和第二粒子子集分別對應(yīng)的第一任務(wù)和第二任務(wù)分配至不同的計(jì)算單元中，將所述粒子集對應(yīng)的第三任務(wù)分配至所述第一粒子子集對應(yīng)的第一任務(wù)所在的計(jì)算單元中
。5.
根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述粒子間的相互作用類型還包括鍵...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐璇，郭璟，郭振江，柳宇馳，于莉莉，雍安睿，張尚，劉君佩，
申請(專利權(quán))人：上海思朗科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：