Десмонд (программное обеспечение)

Десмонд
Разработчик(и)	DE Шоу Исследования
Операционная система	Линукс
Платформа	x86 , x86-64 , компьютерные кластеры
Доступно в	Английский
Тип	Вычислительная химия
Лицензия	Проприетарное бесплатное программное обеспечение , коммерческое программное обеспечение
Веб-сайт	www .deshawresearch .с /ресурсы _Десмонд .html , Шрёдингер .с /Десмонд

Desmond — это пакет программного обеспечения, разработанный в DE Shaw Research для выполнения высокоскоростного молекулярно-динамического моделирования биологических систем на обычных компьютерных кластерах . ^[1]^[2]^[3]^[4] В коде используются новые параллельные алгоритмы. ^[5] и численные методы ^[6] для достижения высокой производительности на платформах, содержащих несколько процессоров, ^[7] но также может быть выполнен на одном компьютере.

Ядро и исходный код доступны бесплатно для некоммерческого использования университетами и другими некоммерческими исследовательскими учреждениями, а также использовались в Folding@home проекте распределенных вычислений . Desmond доступен в качестве коммерческого программного обеспечения через Schrödinger, Inc.

Программа молекулярной динамики

Десмонд поддерживает алгоритмы, обычно используемые для выполнения быстрой и точной молекулярной динамики. Электростатическая энергия и силы дальнего действия могут быть рассчитаны с использованием методов Эвальда на основе сетки частиц . ^[8]^[9] Ограничения можно реализовать с помощью алгоритма M-SHAKE . Эти методы можно использовать вместе со схемами интеграции с временным разделением (RESPA).

Десмонд может рассчитывать энергии и силы. ^[10] с фиксированным зарядом, для многих стандартных силовых полей используемых в биомолекулярном моделировании, а также совместим с поляризуемыми силовыми полями, основанными на формализме Друде . В коде реализованы разнообразные интеграторы и поддержка различных ансамблей, включая методы контроля температуры ( термостат Андерсена , Нозе-Гувера и Ланжевена ) и контроля давления ( Берендсен , Мартина-Тобиас-Кляйн и Ланжевен). Код также поддерживает методы ограничения положения атомов и молекулярных конфигураций; позволяет проводить моделирование с использованием различных конфигураций периодических ячеек; и имеет средства для точной проверки и перезапуска.

Десмонд также можно использовать для выполнения расчетов абсолютной и относительной свободной энергии (например, возмущения свободной энергии ). Другие методы моделирования (например, обмен репликами ) поддерживаются посредством подключаемой инфраструктуры, которая также позволяет пользователям разрабатывать собственные алгоритмы и модели моделирования.

Desmond также доступен в версии с ускорением графического процессора (GPU), которая примерно в 60-80 раз быстрее версии с центральным процессором (CPU).

Сопутствующие программные инструменты

Наряду с программой молекулярной динамики, программное обеспечение Desmond также включает в себя инструменты для минимизации и энергетического анализа, которые можно эффективно запускать в параллельной среде.

Параметры силовых полей можно назначать с помощью инструмента назначения параметров на основе шаблонов под названием Viparr . ^[11] В настоящее время он поддерживает несколько версий силовых полей CHARMM , Amber и OPLS , а также ряд различных моделей воды .

Desmond интегрирован со средой молекулярного моделирования ( Maestro , разработанной Schrödinger, Inc. ) для настройки моделирования биологических и химических систем и совместим с Visual Molecular Dynamics (VMD) для просмотра и анализа траекторий.

См. также

Сравнение программного обеспечения для моделирования молекулярной механики

Ссылки

^ Бауэрс, Кевин Дж.; Чоу, Эдмонд; Сюй, Хуафэн; Дрор, Рон О.; Иствуд, Майкл П.; Грегерсен, Брент А.; Клепейс, Джон Л.; Колоссвари, Иштван; Мораес, Марк А.; Сакердоти, Федерико Д.; Салмон, Джон К.; Шань, Ибин; Шоу, Дэвид Э. (2006). «Масштабируемые алгоритмы для молекулярно-динамического моделирования товарных кластеров» (PDF) . Конференция ACM/IEEE SC 2006 (SC'06) . п. 43. дои : 10.1109/SC.2006.54 . ISBN 978-0-7695-2700-0 . Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2008 г. Проверено 16 января 2009 г.
^ Дженсен, Миссури; Борхани, Д.В.; Линдорф-Ларсен, К.; Марагакис, П.; Джогини, В.; Иствуд, член парламента; Дрор, Родина; Шоу, Делавэр (2010). «Принципы проводимости и гидрофобного стробирования в К+-каналах» . Труды Национальной академии наук . 107 (13): 5833–5838. Бибкод : 2010PNAS..107.5833J . дои : 10.1073/pnas.0911691107 . ПМК 2851896 . ПМИД 20231479 .
^ Дрор, RO; Эрлоу, Д.Х.; Борхани, Д.В.; Дженсен, Миссури; Пиана, С.; Шоу, Делавэр (2009). «Идентификация двух различных неактивных конформаций 2-адренергического рецептора согласовывает структурные и биохимические наблюдения» . Труды Национальной академии наук . 106 (12): 4689–4694. Бибкод : 2009PNAS..106.4689D . дои : 10.1073/pnas.0811065106 . ПМК 2650503 . ПМИД 19258456 .
^ Шан, Ю.; Силигер, Массачусетс; Иствуд, член парламента; Франк, Ф.; Сюй, Х.; Дженсен, Миссури; Дрор, Родина; Куриян Дж.; Шоу, Делавэр (2009). «Консервативный, зависимый от протонирования переключатель контролирует связывание лекарственного средства в киназе Abl» . Труды Национальной академии наук . 106 (1): 139–144. Бибкод : 2009PNAS..106..139S . дои : 10.1073/pnas.0811223106 . ПМК 2610013 . ПМИД 19109437 .
^ Бауэрс, Кевин Дж.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2006). «Метод средней точки для распараллеливания моделирования частиц» . Журнал химической физики . 124 (18): 184109. Бибкод : 2006JChPh.124r4109B . дои : 10.1063/1.2191489 . ПМИД 16709099 .
^ Липперт, Росс А.; Бауэрс, Кевин Дж.; Дрор, Рон О.; Иствуд, Майкл П.; Грегерсен, Брент А.; Клепейс, Джон Л.; Колоссвари, Иштван; Шоу, Дэвид Э. (2007). «Распространенный источник ошибок в интеграторах молекулярной динамики, которого можно избежать» . Журнал химической физики . 126 (4): 046101. Бибкод : 2007JChPh.126d6101L . дои : 10.1063/1.2431176 . ПМИД 17286520 . S2CID 38661350 .
^ Эдмонд Чоу; Чарльз А. Рендлман; Кевин Дж. Бауэрс; Рон О. Дрор; Дуглас Х. Хьюз; Джастин Галлингсруд; Федерико Д. Сакердоти; Дэвид Э. Шоу (июль 2008 г.). «Производительность Desmond на кластере многоядерных процессоров» . Технический отчет DE Shaw Research DESRES/TR--2008-01. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Бауэрс, К.Дж.; Липперт, РА; Дрор, RO; Шоу, Делавэр (2010). «Улучшенный доступ Twiddle для быстрых преобразований Фурье». Транзакции IEEE по обработке сигналов . 58 (3): 1122–1130. Бибкод : 2010ИТСП...58.1122Б . дои : 10.1109/TSP.2009.2035984 . S2CID 17240443 .
^ Шань, Ибин; Клепейс, Джон Л.; Иствуд, Майкл П.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2005). «Гауссово расщепление Эвальда: метод быстрой сетки Эвальда для молекулярного моделирования». Журнал химической физики . 122 (5): 054101. Бибкод : 2005JChPh.122e4101S . дои : 10.1063/1.1839571 . ПМИД 15740304 . S2CID 35865319 .
^ Линдорф-Ларсен, Крестен; Пиана, Стефано; Палмо, Ким; Марагакис, Пол; Клепейс, Джон Л.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2010). «Улучшенные потенциалы кручения боковой цепи для силового поля белка Amber ff99SB» . Белки: структура, функции и биоинформатика . 78 (8): 1950–8. дои : 10.1002/прот.22711 . ПМК 2970904 . ПМИД 20408171 .
^ https://github.com/DEShawResearch/viparr

Внешние ссылки

[1] Бауэрс, Кевин Дж.; Чоу, Эдмонд; Сюй, Хуафэн; Дрор, Рон О.; Иствуд, Майкл П.; Грегерсен, Брент А.; Клепейс, Джон Л.; Колоссвари, Иштван; Мораес, Марк А.; Сакердоти, Федерико Д.; Салмон, Джон К.; Шань, Ибин; Шоу, Дэвид Э. (2006). «Масштабируемые алгоритмы для молекулярно-динамического моделирования товарных кластеров» (PDF) . Конференция ACM/IEEE SC 2006 (SC'06) . п. 43. дои : 10.1109/SC.2006.54 . ISBN 978-0-7695-2700-0 . Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2008 г. Проверено 16 января 2009 г.

[2] Дженсен, Миссури; Борхани, Д.В.; Линдорф-Ларсен, К.; Марагакис, П.; Джогини, В.; Иствуд, член парламента; Дрор, Родина; Шоу, Делавэр (2010). «Принципы проводимости и гидрофобного стробирования в К+-каналах» . Труды Национальной академии наук . 107 (13): 5833–5838. Бибкод : 2010PNAS..107.5833J . дои : 10.1073/pnas.0911691107 . ПМК 2851896 . ПМИД 20231479 .

[3] Дрор, RO; Эрлоу, Д.Х.; Борхани, Д.В.; Дженсен, Миссури; Пиана, С.; Шоу, Делавэр (2009). «Идентификация двух различных неактивных конформаций 2-адренергического рецептора согласовывает структурные и биохимические наблюдения» . Труды Национальной академии наук . 106 (12): 4689–4694. Бибкод : 2009PNAS..106.4689D . дои : 10.1073/pnas.0811065106 . ПМК 2650503 . ПМИД 19258456 .

[4] Шан, Ю.; Силигер, Массачусетс; Иствуд, член парламента; Франк, Ф.; Сюй, Х.; Дженсен, Миссури; Дрор, Родина; Куриян Дж.; Шоу, Делавэр (2009). «Консервативный, зависимый от протонирования переключатель контролирует связывание лекарственного средства в киназе Abl» . Труды Национальной академии наук . 106 (1): 139–144. Бибкод : 2009PNAS..106..139S . дои : 10.1073/pnas.0811223106 . ПМК 2610013 . ПМИД 19109437 .

[5] Бауэрс, Кевин Дж.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2006). «Метод средней точки для распараллеливания моделирования частиц» . Журнал химической физики . 124 (18): 184109. Бибкод : 2006JChPh.124r4109B . дои : 10.1063/1.2191489 . ПМИД 16709099 .

[6] Липперт, Росс А.; Бауэрс, Кевин Дж.; Дрор, Рон О.; Иствуд, Майкл П.; Грегерсен, Брент А.; Клепейс, Джон Л.; Колоссвари, Иштван; Шоу, Дэвид Э. (2007). «Распространенный источник ошибок в интеграторах молекулярной динамики, которого можно избежать» . Журнал химической физики . 126 (4): 046101. Бибкод : 2007JChPh.126d6101L . дои : 10.1063/1.2431176 . ПМИД 17286520 . S2CID 38661350 .

[7] Эдмонд Чоу; Чарльз А. Рендлман; Кевин Дж. Бауэрс; Рон О. Дрор; Дуглас Х. Хьюз; Джастин Галлингсруд; Федерико Д. Сакердоти; Дэвид Э. Шоу (июль 2008 г.). «Производительность Desmond на кластере многоядерных процессоров» . Технический отчет DE Shaw Research DESRES/TR--2008-01. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[8] Бауэрс, К.Дж.; Липперт, РА; Дрор, RO; Шоу, Делавэр (2010). «Улучшенный доступ Twiddle для быстрых преобразований Фурье». Транзакции IEEE по обработке сигналов . 58 (3): 1122–1130. Бибкод : 2010ИТСП...58.1122Б . дои : 10.1109/TSP.2009.2035984 . S2CID 17240443 .

[9] Шань, Ибин; Клепейс, Джон Л.; Иствуд, Майкл П.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2005). «Гауссово расщепление Эвальда: метод быстрой сетки Эвальда для молекулярного моделирования». Журнал химической физики . 122 (5): 054101. Бибкод : 2005JChPh.122e4101S . дои : 10.1063/1.1839571 . ПМИД 15740304 . S2CID 35865319 .

[10] Линдорф-Ларсен, Крестен; Пиана, Стефано; Палмо, Ким; Марагакис, Пол; Клепейс, Джон Л.; Дрор, Рон О.; Шоу, Дэвид Э. (2010). «Улучшенные потенциалы кручения боковой цепи для силового поля белка Amber ff99SB» . Белки: структура, функции и биоинформатика . 78 (8): 1950–8. дои : 10.1002/прот.22711 . ПМК 2970904 . ПМИД 20408171 .

[11] ttps://github.com/DEShawResearch/viparr

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]