Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Accurate and efficient constrained molecular dynamics of polymers using Newton's method and special purpose code
Barcelona Supercomputing Center, Barcelona, Spain.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Högpresterande beräkningscentrum norr (HPC2N). Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för datavetenskap.ORCID-id: 0000-0002-9158-1941
Department of Biochemistry, Molecular and Cellular Biology / Biocomputation and Complex Systems Physics Institute (BIFI), Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Spain.
Barcelona Supercomputing Center, Barcelona, Spain; Departament d'Arquitectura de Computadors, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona, Spain.
Visa övriga samt affilieringar
2023 (Engelska)Ingår i: Computer Physics Communications, ISSN 0010-4655, E-ISSN 1879-2944, Vol. 288, artikel-id 108742Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

In molecular dynamics simulations we can often increase the time step by imposing constraints on bond lengths and bond angles. This allows us to extend the length of the time interval and therefore the range of physical phenomena that we can afford to simulate. We examine the existing algorithms and software for solving nonlinear constraint equations in parallel and we explain why it is necessary to advance the state-of-the-art. We present ILVES-PC, a new algorithm for imposing bond constraints on proteins accurately and efficiently. It solves the same system of differential algebraic equations as the celebrated SHAKE algorithm, but ILVES-PC solves the nonlinear constraint equations using Newton’s method rather than the nonlinear Gauss-Seidel method. Moreover, ILVES-PC solves the necessary linear systems using a specialized linear solver that exploits the structure of the protein. ILVES-PC can rapidly solve constraint equations as accurately as the hardware will allow. The run-time of ILVES-PC is proportional to the number of constraints. We have integrated ILVES-PC into GROMACS and simulated proteins of different sizes. Compared with SHAKE, we have achieved speedups of up to 4.9× in single-threaded executions and up to 76× in shared-memory multi-threaded executions. Moreover, ILVES-PC is more accurate than P-LINCS algorithm. Our work is a proof-of-concept of the utility of software designed specifically for the simulation of polymers.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2023. Vol. 288, artikel-id 108742
Nyckelord [en]
molecular dynamics, constraint algorithms, nonlinear equations, newton's method, SHAKE, LINCS
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-208209DOI: 10.1016/j.cpc.2023.108742Scopus ID: 2-s2.0-85151493578OAI: oai:DiVA.org:umu-208209DiVA, id: diva2:1756341
Forskningsfinansiär
VetenskapsrådeteSSENCE - An eScience CollaborationTillgänglig från: 2023-05-11 Skapad: 2023-05-11 Senast uppdaterad: 2023-05-11Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(801 kB)367 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 801 kBChecksumma SHA-512
840aa4998b2dc0bda758ca725e217a7c3f69021d632daa8c251c1d86a201c1edcaffc89c77690f980f33c27b707bc73e25bbbfe71a9615ea30e16ddd1993076a
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Kjelgaard Mikkelsen, Carl Christian

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Kjelgaard Mikkelsen, Carl ChristianAlastruey-Benedé, Jesús
Av organisationen
Högpresterande beräkningscentrum norr (HPC2N)Institutionen för datavetenskap
I samma tidskrift
Computer Physics Communications
Beräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 367 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 333 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf