分子對接軟件DOCK 中的小球生成程序的并行化實現(xiàn).pdf

1、分子對接是指通過計算機模擬小分子配體和大分子受體之間的相互作用。在過去幾十年里，世界上各個研究小組開發(fā)了數(shù)個分子對接軟件，其中，Kuntz研究小組開發(fā)的DOCK分子對接軟件應用最為廣泛。生成小球的Sphgen程序是DOCK分子對接軟件中很重要的一個步驟，它的計算過程十分耗時，嚴重地拖延了整個分子對接過程。因此，很有必要通過并行計算的技術(shù)來加快Sphgen程序計算，縮短分子對接的時間。
　　Kuntz研究小組已經(jīng)開發(fā)了一個基于Pth

2、reads的并行Sphgen程序，但是這個并行Sphgen程序的加速比很低，在16個CPU參與計算情況下，加速比最多只有8.9，負載不均衡是導致加速比低下的原因。因此，本文首先提出了解決并行Sphgen程序的負載不均衡的三種方法：去除零原子，非均勻劃分法，動態(tài)調(diào)度。本文通過分析Sphgen程序的計算數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)零原子是負載不均衡的一個原因，通過去除零原子，負載不均衡的問題得到了緩解，加速比有所提高；本文又從Sphgen程序的時間復雜度出發(fā)

3、，經(jīng)過理論推導，得出一個新的數(shù)據(jù)劃分方法——非均勻劃分法，它從理論上保證了各個CPU分配的計算任務的時間復雜度是相等的。通過這三種改進方法，在最好的情況下，并行Sphgen程序的加速比增加了5.0。
　　其次，本文開發(fā)了基于MPI+OpenMP的并行Sphgen程序。通過MPI實現(xiàn)并行Sphgen程序面臨的最大難點是串行的Sphgen程序是用C++編寫的，而MPI只能傳遞簡單數(shù)據(jù)類型，不能傳遞C++對象，因此，本文這一部分主要解決