Оптимизация моделирования белковых взаимодействий на многопроцессорных системах с предоставлением доступа к алгоритму через веб-интерфейс

Abstract

В работе представлены параллельные версии последовательной программы создания молекулярных интерфейсов с применением технологии OpenMP и MPI. Обе версии показали достаточную масштабируемость и лучшие временные показатели по сравнению с последовательной версией при запуске на одном процессоре. Моделирование белкового интерфейса для некоторых соединений занимает более двадцати часов счета на нескольких сотнях процессоров, поэтому для задач моделирования белковых соединений с большим количеством позиций важно наличие недетерминированных алгоритмов, позволяющих за приемлемое время получать биологически корректный результат. Выбор стохастических алгоритмов оправдал себя: и метод Монте-Карло, и алгоритм пчелиного поиска нашли пространственное расположение молекулы, соотвествующее минимальному энергетическому состоянию. Предоставление доступа к реализации алгоритма по веб-интерфейсу отвечает современным тенденциям к перемещению вычислений на сторону сервера и позволяет широкому кругу специалистов использовать вычислительные мощности, предоставляемые Московским государственным университетом, а с учетом расширения сферы применимости задач молекулярного моделирования наличие открытого веб-интерфейса, предоставляющего удаленный доступ к вычислительным кластерам, является достаточно важной задачей. In this work were introduced parallel versions based on OpenMP and MPI technologies of sequential program for modeling immobilized protein interactions. Both versions have shown good scalability and better time indices to compare with the sequential version when running on single processor. Need to mention that modeling of immobilized protein interactions for some compounds have taken more than twenty hours of computations on several hundreds of processors, that’s why for such modeling tasks with the great quantity of positions availability of nondeterministic algorithms, providing biologically correct result in reasonable time, seems to be rather important. Selection of stochastic algorithms has proved its value: both Monte-Carlo and simulated bee colony algorithms had found conformation corresponding minimal energy state. Supplying of access to the algorithm via web-interface measures up modern specifications of remote computations and allows the wide circle of specialists use computational power of Moscow State University and, taking into account extending the sphere of application tasks of molecular simulation, the presence of open web-interface providing remote access to the computational clusters is quite an important task