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GPU加速更快的AMBER模擬

在分子動力學中，AMBER是用來模擬生物催化和藥物與受體蛋白相互作用的關鍵應用。AMBER的一個特色是有能力使用NVIDIA GPU來大規模地加速復雜的分子模擬。這大大提升了采樣效率，提高了研究的準確性，使得更先進的科學變成可能，加速了研究的進程。

為AMBER定制的GPU系統

AMBER GPU發展背后的主要驅動力已經把超級計算機的強大性能轉移到個人臺式電腦上，并且價格實惠，而且提高了效率，為廣大的研究人員受益而設計的。

這些機器為AMBER模擬提供了最佳的解決方案，預裝最新的版本，準備隨時運行并且提供可靠的性能。這為科學家購置最佳的工作站和集群來運行GPU AMBER（普通的CPU  AMBER模擬也可以）提供了一個解決方案。

AMBER 16 優化

 為AMBER定制的AMBER MD工作站和集群，除了使用定制的GPU驗證套件來驗證數值，還提供了一個優化的版本AMBER 16，是由AMBER主要開發者Ross Walker，NVIDIA合作開發的。這些優化和容天硬件以及NVIDIA Maxwell（GTX 1080, Titan X, M40 and M60）的結合為所有的AMBER PMEMD GPU模擬，顯式溶劑和隱式溶劑提供了優越的性能，比其他廠商提供的按位相同的結果的系統實現要快15%到25%。

為AMBER定制的MD系統預覽

1、為滿足原子論的分子動力學模擬而設計

2、保證經過優化能夠滿足或者超過公布的性能數據

3、預裝的AMBER GPU計算解決方案

4、包括樣本工作提交腳本，基準測試，充分驗證的測試套件和最新的軟件補丁的快速實現

5、節省安裝，優化，基準測試和驗證的時間，以便做更多的科學研究

6、完全可定制，以滿足您的預算

GPU加速更快的VASP模擬

在全球各地的超級計算機中占據15%的運算周期、在材料研究領域中最受歡迎的應用VASP，得益于NVIDIA GPU加速的支持，在進行標準密度泛函和雜化泛函計算性能測試時，達到創紀錄的1.4-8 倍加速！

無論是量子信息處理、能源催化劑、新型藥物、高分子聚合物，還是光敏器件或者是太陽能電池等一系列新材料的研究，都需要使用第一性原理來模擬材料特性。在材料研究領域中，VASP 是最受歡迎的量子化學軟件，它在國內外具有廣泛用戶群，在全球各地的超級計算機中占據15%的運算周期。

材料科學最受歡迎！VASP：從原子級建模&模擬

VASP 全稱“Vienna Ab Initio Simulation Program”，它能夠對各種材料進行原子級建模，并模擬各項數據，幫助研究人員更好地掌握材料的基礎結構及其特性，以開發出更堅固、更具適應性，或是專門用于特定方面的材料，如電子設備、催化劑和磁性材料，到玻璃、相較、金屬、陶瓷燈等等。

一直以來，VASP只能運行于采用CPU的計算機系統，現在已遇到可擴展性瓶頸，絕對計算時間存在上限，無法利用更多的 CPU 加速。

GPU加速VASP的計算

基于贗勢的密度泛函和雜化泛函是 VASP 最常用的方法，廣泛用于多體薛定諤方程自洽計算和量子分子動力學。

在傳統的純CPU系統中，對于數百原子的系統，求解多體薛定諤方程，尤其采用雜化泛函計算時，總體計算時間往往達數周，即使采用多節點集群計算，由于網絡帶寬和延遲問題，總體計算時間也沒有得到明顯提升，制約了新材料研發進展。

通過與諸多大學和科研機構協作，NVIDIA 在今年年初順利完成了 GPU 加速版VASP。通過對原有包含 FFT 和 BLAS 算法以 cuFFT 和 cuBLAS 替代，新算法能夠完全適合 GPU 硬件架構，充分發揮 GPU 的計算潛力。同時，標準密度泛函和雜化泛函計算也均得到了 GPU 支持。

為VASP定制的系統，帶來最高8倍性能提升

作為NVIDIA在中國最重要的戰略合作伙伴之一，鑫昊翔科技通過分析 VASP 異構計算特點，進一步設計了可靠的集群解決方案，在 CPU 和 GPU 運行能力、內存數量、網絡延時與帶寬上達到最佳匹配。

該集群解決方案為每節點配置兩塊Tesla K40 GPU加速器，并通過EDR InfiniBand 網絡縮短 GPU 間的通信延時，增加通信帶寬，從硬件層面進一步壓縮軟件的通信時間。

最終，在進行標準密度泛函和雜化泛函計算性能測試時，達到創紀錄的1.4-8 倍加速！

其中，對于 256 原子（ 9K 點） GaAsBi 體系標準密度泛函計算，在最重要的絕對計算時間上，單節點兩顆E5 2660 V3 CPU 共 16 核心計算耗時 7546 秒，使用 8 個 MPI 進程和兩顆Tesla K40 GPU 計算耗時 1242 秒，達到6 倍加速！

可以預見，對于大型集群來說，多 GPU 系統會帶來更加顯著的提速。

雜化泛函計算采用 63 原子、 192 能帶和 4K 點 MgO 體系， 16 個 CPU 核心自洽計算耗時 900 秒，使用 4 個 MPI 進程和兩顆 Tesla K40 GPU 自洽計算耗時 640 秒。

為VASP定制的系統預覽

1、為滿足原子論的分子動力學模擬而設計

2、保證經過優化能夠滿足或者超過公布的性能數據

3、預裝的VASP GPU計算解決方案

4、包括樣本工作提交腳本，基準測試，充分驗證的測試套件和最新的軟件補丁的快速實現

5、節省安裝，優化，基準測試和驗證的時間，以便做更多的科學研究

6、完全可定制，以滿足您的預算