Verbundprojekt: Rechenzeitoptimierte Exascale-Simulationen für biomedizinische Anwendungen - FlexFMM

Abstract

Das Verhalten komplexer Biomoleküle in der Natur kann durch Simulation nachgebildet und beschrieben werden. Diese komplexen Molekular-Dynamik-Simulationen werden vor allem durch langreichweitige Wechselwirkungen in ihrer Größe und Ausführungszeit limitiert. D.h. es werden flexible und skalierbare Elektrostatik-Methoden benötigt, die vorhandene Rechenressourcen effizient nutzen und so die extreme Parallelität von heutigen Exascale-Maschinen besser ausschöpfen. Die schnelle Multipole Methode (Fast Multipole Method, FMM) ist ein Vertreter aus der Klasse schneller Coulomb-Löser, welcher mit optimaler Laufzeitkomplexität und optimaler Kommunikationskomplexität eine Alternative zur etablierten Elektrostatik-Methode PME darstellt. Des Weiteren erlaubt sie a priori fehlerkontrollierte Simulationen nicht-periodischer Teilchensysteme, sowie inhomogener Teilchensysteme und die effiziente Durchführung von Simulationen mit Protonierungsdynamik.