Projet :
NUMATH
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Problèmes
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Sous-sections
Chimie moléculaire.
Participants : Pierre-Eric Bernard, Olivier Coulaud, Bruno
Pinçon.
Résumé :
Les recherches concernent ici le domaine de la chimie
moléculaire et plus particulièrement la simulation pour des
systèmes biologiques. Trois axes sont développés à savoir
- le calcul du potentiel électrostatique autour d'une
molécule plongée dans un solvant,
- le développement d'algorithme parallèle efficaces pour
la dynamique moléculaire.
- le couplage de méthodes pour construire une méthode
hybride MQ/DM/CM permettant le suivi de réaction chimique
dans de gros systèmes
Ces différents projets sont aussi développés en collaboration
avec le LCTN et au travers de l'action coopérative SIMBIO.
Nous nous intéressons au calcul des champs électrostatiques
autour d'une molécule lorsqu'elle est plongée dans un solvant. Le
problème est écrit sous la forme d'une équation intégrale et est
résolu par une méthode de collocation. Cette année l'accent a été
mis sur l'amélioration en vitesse d'exécution et en précision des
méthodes intégrales, ainsi que sur la génération de «bons»
maillages.
Deux codes sont développés sur les mêmes bases à savoir
une approximation quadratique de la surface et une approximation
linéaire ou quadratique de la solution [[39]]. La différence
réside dans les choix des structures de données de façon à
étudier leurs influences sur la rapidité ainsi que sur la
parallélisation. Nous avons parallélisé un des deux codes à
l'aide des directives OpenMP, et obtenons de très bon SpeedUp sur
l'ensemble du code entrée/sortie compris. Pour améliorer la
rapidité dans la construction de la matrice ainsi que dans le
calcul du champ électrique on a introduit des quadratures
numériques variables en fonction de la distance. Pour préparer le
couplage avec la dynamique moléculaire, une interface C++ a été
mis en place au dessus du code Fortran 90.
C'est le point clé pour obtenir de bonnes résolutions.
D'une part la collaboration avec le projet Gamma a été
intensifiée, d'autre part un effort important a été réalisé pour
avoir un code de décimation de surface efficace dans le projet.
Cette décimation prend en compte à la fois des critères
géométriques et des critères d'interpolation. De bons résultats
sont obtenus sur de petites molécules (Rétinal 48 atomes), des
améliorations sont en cours pour les grosse molécules comme la
Papaïne 3282 atomes ou le Bpti 4112 atomes.
Dans le cadre de l'action incitative, nous
avons entrepris d'améliorer le code Takakaw développé au sein du
projet Apache au dessus d'Athapascan. Le code parallèle est basé
sur une décomposition spatiale de l'espace en boîtes, avec
plusieurs stratégies d'équilibrage de charge. Le portage sur
l'Origin2000 a permis de montrer de nombreux bogues au sein de la
bibliothèque de threads Posix de Silicon Graphics. Les résultats
obtenus sont supérieurs à ceux du Cray T3E. D'autres
fonctionnalités ont été introduites dans le code à savoir
l'anti-rotation du centre de masse et une dynamique sous
contraintes pour supprimer les hautes fréquences entre les atomes
d'hydrogène et les autres. Les algorithmes standards ont été
introduit (Gauss-Seidel Newton, SOR Newton), nous avons développé
un algorithme de type Gauss-Seidel Bloc Newton,x sa validation
est en cours.
L'objectif est de fournir à l'utilisateur
chimiste une méthode de couplage mécanique quantique, dynamique
moléculaire et méthode du continuum. Après avoir regarder
différents algorithme de couplage, nous avons étudier les
différents support informatique pour le couplage PVM, MPI et
Corba.
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