Método paralelo de resolución de ecuaciones de ligadura para moléculas lineales

Langarita Benítez, Rubén
Alastruey Benedé, Jesús (dir.) ; Ibáñez Marín, Pablo Enrique (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2018
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Graduado en Ingeniería Informática

Resumen: La dinámica molecular es una técnica de simulación por computador que estudia la evolución en el tiempo de un sistema de partículas. Las herramientas que realizan estas simulaciones son esenciales en campos como la biomedicina o la industria química. Por ejemplo, la dinámica molecular se ha aplicado con éxito al diseño de nuevos fármacos o al análisis de materiales. En este campo, imponer ligaduras, es decir, fijar las longitudes de los enlaces atómicos, es una práctica habitual que permite aumentar el paso temporal de simulación (time step). De esta forma se pueden acelerar los experimentos o simular mayores intervalos temporales. Los algoritmos más usados para imponer ligaduras convergen linealmente y están basados en aproximaciones que afectan a su estabilidad numérica. Además, no se conoce una implementación paralela eficiente de los mismos. En este trabajo se presenta la implementación paralela de un nuevo algoritmo para imponer ligaduras, ILVES, que converge de forma cuadrática. Para acotar la complejidad del proyecto, se ha abordado la resolución de las ecuaciones de ligadura de una molécula compuesta por una cadena lineal de átomos. Utilizamos el método del complemento de Schur para dividir el sistema de ecuaciones en varios subsistemas susceptibles de ser resueltos de forma vectorial y paralela. Se han implementado tres versiones: base, vectorial y paralela, que resuelven las ecuaciones de ligadura hasta el límite de precisión máquina de forma eficiente. Para una tolerancia de 10E-12, la aceleración de las versiones vectorial y paralela con respecto a SHAKE es de 4.2 y 6.1 respectivamente.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado