Аннотация:В целях оценки эффективности алгоритма параллельных вычислений проведена
серия тестовых расчетов оптимальных кристаллических структур N,N’-([1,10-бинафталин]-
2,2’-диил)бис(2-хлорбензамида) - одной из молекул (XXVI) Шестого слепого теста методов
предсказания органических кристаллических структур [1, 2]. Расчеты выполнялись с
применением варианта программы PMC [3], адаптированного для параллельных вычислений.
Молекула XXVI имеет форму димера, каждая половина которого содержит три жестких
фрагментов плоской формы; все фрагменты соединены ординарными связями, вокруг
которых возможны конформационные вращения. В ходе минимизации каждый фрагмент
характеризовался шестью параметрами жесткого тела, что в итоге составило 40 независимых
переменных, включая четыре константы моноклинной решетки. Общее число атомов и
вспомогательных силовых центров равно 62. Типичные числа межмолекулярных пар атомов
Np и узлов решетки в обратном пространстве Nhkl, дающих вклад в энергию, рассчитанную с
потенциалами сил Ван дер Ваальса и Кулона методом ускоренной сходимости (радиус
обрезания потенциала R = 9 Å в прямом пространстве и R* = 0.5 Å-1
в обратном) вблизи
минимума - порядка 15000 и 1000 соответственно. Число итераций методом переменной
метрики для достижения локального минимума не превышало пятисот.
Стартовые модели общим числом 15624, распределялись в равной пропорции среди n
параллельных процессов. Числа n в независимых испытаниях изменялись с коэффициентом
2: 16, 32, 64 и т.д. Результаты тестовых расчетов, проведенных на СК Ломоносов НИВЦ
МГУ, и независимо на МВС-100К МСЦ
РАН, представлены на рисунке. Линейный
характер кривых на графиках позволяет
сделать вывод о 100% масштабируемости
испытанного параллельного алгоритма.
С учетом впечатляющих темпов роста
мощностей СВК во всем мире, полученный
результат позволяет сделать весьма
оптимистичный прогноз в отношении
перспектив применения методов ab initio
предсказания кристаллических структур в
качестве инструмента исследования все
более сложных органических и
биоорганических веществ, востребованных
фундаментальной наукой и
нанотехнологиями
Работа поддержана финансированием от Российского фонда фундаментальных
исследований (проект № 14-03-01091).
Литература
1. https://www.ccdc.cam.ac.uk/Community/initiatives/cspblindtests/
2. Reilly A. et al. Report on the Sixth Blind Test of Organic Crystal-Structure Prediction Methods.
Acta Cryst. B 2016, B72 (submitted)
3. Дзябченко А.В. От молекулы к твердому телу: предсказание структур органических
кристаллов. Ж. физической химии 2008, 82, 1861–1870.