Método paralelo para la resolución de ecuaciones de ligadura para moléculas lineales con ramificaciones laterales idénticas

López Villellas, Lorién
Alastruey Benedé, Jesús (dir.) ; Ibáñez Marín, Pablo Enrique (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2020
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Graduado en Ingeniería Informática

Resumen: Mediante la dinámica molecular se puede simular el comportamiento de un sistema de átomos a lo largo del tiempo. Esta herramienta permite realizar experimentos sin necesidad de disponer de las sustancias reales, lo que aumenta la accesibilidad y reduce el coste de los experimentos. Entre otras muchas aplicaciones, la dinámica molecular se usa para el diseño de nuevos fármacos o el análisis de materiales. A la hora de realizar experimentos, se acostumbra a restringir algunos de los grados de libertad internos del sistema a estudiar para aumentar el paso temporal de la simulación. Una de las restricciones más comúnmente aplicadas es la imposición de ligaduras (restricción en la longitud del enlace de una pareja de átomos). Los métodos más usados para imponer ligaduras convergen muy lentamente y están basados en aproximaciones que afectan a su estabilidad numérica. Esta forma de implementar imposiciones de ligadura puede ser reemplazada por cálculos analíticos, lo que aumenta la eficiencia y la precisión de los experimentos.
En este proyecto se presenta una implementación paralela de ILVES, un nuevo algoritmo para imponer ligaduras que converge cuadráticamente. Se ha abordado la resolución de ecuaciones de ligadura para moléculas compuestas por cadenas de átomos lineales con ramificaciones lineales idénticas, y se ha conseguido extender la implementación para moléculas compuestas por cadenas de átomos reales con ramificaciones reales idénticas. La versión paralela de ILVES implementada es capaz de explotar el paralelismo vectorial (unidades funcionales capaces de operar con múltiples datos) y el paralelismo multinúcleo (procesadores que integran varios núcleos de ejecución, cores) existentes en los procesadores comerciales actuales, por lo que mejora el rendimiento de otros métodos de imposición de ligaduras. Además, resuelve eficientemente las ecuaciones de ligadura hasta el límite de precisión máquina.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado