Warning: Your browser is not fully supported. We strongly recommend using Chrome or Firefox.

biomodeling: Моделирование биологических молекул на GPU

О курсе

С развитием компьютерной техники, вычислительный эксперимент стал неотъемлемой частью любого научного исследования. На сегодняшний день, компьютеры помогают решать целый спектр различных задач --- от гидродинамики до макроэкономики. В исследованиях биологических молекул, вычислительный эксперимент закрепился сравнительно недавно. Виной тому --- сложность структуры биомолекул, которые могут насчитывать сотни, тысячи или даже десятки, сотни тысяч атомов. Под словом моделирование в названии курса подразумевается как раз вычислительный эксперимент. В начале XXI века, благодаря появлению новой высокопараллельной аппаратной платформы --- графических процессоров, вычислительный эксперимент получил новый виток развития. Решение множества вычислительных задач --- хорошо параллелизуемо. То есть, различные части расчёта можно производить одновременно. Одной из таких задач является молекулярное моделирование.

Цель данного курса --- обеспечить понимание основных принципов молекулярного моделирования. В первой части пособия дан обзор строения различных биологических молекул --- от последовательности до трёхмерной структуры. Далее разъяснены методы молекулярной механики и динамики, а также рассмотрены предпосылки использования различных подходов к моделированию. В качестве первого практического примера рассмотрена простая задача моделирования с применением общедоступного бесплатного пакета NAMD, разъяснены основы метода молекулярной динамики и использования программного пакета VMD для визуализации и анализа результатов. В последней части курса детально разобраны методы реализации численных методов молекулярного моделирования --- как на центральном процессоре, так и на графическом. В курсе даётся вводная информация об устройстве ГП и его использовании для численных расчётов. Курс расчитан на студентов технических специальностей.

В рамках курса, слушатели узнают основы строения биологических молекул, научатся искать и визуализировать их структуры. Навыки использования готовых программных пакетов для биомолекулярного моделирования позволят наблюдать за динамикой каждого атома биомолекулы. Знания используемого в молекулярном моделировании математического формализма помогут лучше понимать возможности и ограничения молекулярного моделирования. Основы языка CUDA для программирования на графических процессорах будут закреплены программная реализация простой задачи молекулярного моделирования.

Данный курс будет интересен студентам технических специальностей, которые научатся применять уже имеющиеся у них знания в новой области. Студенты бидлгических специальностей получат необходимые знания для применения вычислительного эксперимента в их деятельности.

Предварительные требования

Знания основ программирования на языке C. Доступ к ПК, который можно не выключать в течении ~5 дней. Крайне рекомендуется наличие графической карты компании NVidia.

Course Staff

Артём Жмуров

Артём Жмуров окончил Московских физико-технический институт (МФТИ) в 2007 году. В 2011 он защитил кандидатскую диссертацию "Моделирование больших биомолекул и биомолекулярных систем с использованием графических процессоров" в МФТИ. Область его научных интересов - молекулярное моделирование, программирование на графических процессорах, биофизика. Артём преподаёт вычислительную математику и курс по молекулярному моделированию на графических процессорах в МФТИ.

  1. Номер курса

    biomodeling
  2. Начало курса

    Feb 15, 2014