並列タンパク質情報解析(PAPIA)システムと
カットオフ近似しない精密な
並列分子動力学法ブログラムMolTreeCの
小型8ノードPCクラス夕上での実装
秋山秦,野口保,鬼塚健太郎*,ポールホートン,安藤誠 ** 並列応用つくぱ研究室(*現在,松下技研,**現在,日本鋼管) {akiyama,noguchi,onizuka,horton,ando}@trc.rwcp.m.Jp
我々はPCクラスタや商用並列機上で効率良く動作する生物化学分野向けの各種の並列アプリケーションの開発を進めてきた[1].RWC2000ではこのうち,並列タンパク質情報解析(PAPIA)システムと,並列分子動力学法プログラムMolTreCの実演デモを行う.
PAPIA(PArallleI Pmtein lnformation Analysis)
システム[2]は,タンパク質配列や立体構造の情報解析における典型的な計算を,分散メモリ型の並列計算機の上で高速に並列実行する.主な計算機能として,1)タンパク質類似構造検索,2)タンパク質相同配列検索,3)マルチプルァラィメント等がある.
PAPIAシステムの特徴は,a)PAPIAライブラリによる部品の共通化,b)マスタースレーブ方式の並列処理,c)メモリ常駐の計算サーバにょるオンメモリ検索,d)WWW経由での国際的な公開サービス等である。公開サービスは,PAPIAクラスタ(Pen
tium Pro
200MHz,64ノード)を用いて1998年から開始した(http://www.rwcp.or.jp/papia/)。毎月3万件前後,現在までに63ケ国からWWWアクセスがあった。アクセス数の上位20ケ国を表1に示す。実際の並列計算の起動は月1000件程度である。
MolTreC[3]は,Barnes-Hutツリーコード法により遠隔クーロン力をカットオフ近似せずに精密に計算する分子動力学法プログラムである。既存の
AMBERに比べ,大規模並列環境におけるスケーラピリティに優れる。大規模並列化により,精度の高い計算を現実的な時間内に行うことが可能となった。
デモにはPAPIAミニクラスタ(DuaI Pentium
l1 450MHz,512MB/6.3GB,8ノード)を用いる。ノード間はMyrinet+100-Base-T接続.Linux2.2.3
+Soore-Dで並列マルチユーザ環境を実現している。
図1:マルチプルアライメントの実行時間(長さ80残基のkinase配列64本の例題の場合)
図2:MoTreC計算の実行時間(PROWATベンチマーク、15585原子、100ステップ当たりの実行時間)
参考文献
[1l秋山:大規模並列計算機によるタンパク質情報解析(特集分子生物 情報学の新展開),人工知能学会誌,Vol.15,No.1(2000).
[2]Akiyama,Y.,0nizuka,K.,Noguchi,T.,andAndo,M.:Par alleI Protein lnformation
Analysis(PAPIA) syste running on a 64-node PC ClIuster,in Proc. the 9th Gernome
Informtics mWorkshop,pp.131・140(1998).
[3]三十尾,志澤,秋山,斎藤::並列化Bames-Hut tree codeを用い た高精度なタンパク質MDプログラムの開発,並列処理シンポジウ
ムJSPP'99論文集,pp.143-150(1999).
|