Folding@homeの分散コンピューティングプロジェクトは、FahCores(ファーコア)またはCore(コア)と呼ばれる科学的なコンピュータプログラムを使用して計算を実行する[1][2]。Folding@homeのコアは、TINKER（英語版）, GROMACS, AMBER, CPMD（英語版）, SHARPEN, ProtoMol, Desmond（英語版）などの計算用分子シミュレーションプログラムの修正・最適化されたバージョンに基づいている[1][3][4]。これらの種類には、それぞれ任意の識別子(Core xx)が与えられている。同じコアを様々なバージョンのクライアントで使用することができるが、コアをクライアントから分離することで、クライアントの更新なしに必要に応じて科学的手法を自動的に更新することができる[1]。

使用されているコア

これらのコアは、現在プロジェクトで使用されている[1]。

GROMACS

GPU

グラフィックス・プロセシング・ユニットのコアは、分子動力学を行うために、新しいビデオカードのグラフィックスチップを使用する。GPU Gromacs コアは Gromacs の真の移植ではなく、Gromacs の主要な要素を取り入れ、GPU機能のために強化したものである[7]。

GPU3

これらは第3世代のGPUコアで、パンデGroupが独自に開発した分子シミュレーション用のオープンライブラリであるOpenMMをベースにしている。GPU2のコードをベースにしているが、安定性と新機能が追加されている。[8]

  • core 22
    • OpenCLおよびCUDAを使用したAMDとNVIDIA GPU用のWindowsとLinuxに対応している(利用可能な場合)。OpenMM 7.4.2を使用している。[9]

使用されないコア

これらのコアは、時代遅れになりつつあるために引退しているか、一般的なリリースの準備ができていないため、現在プロジェクトでは使用されていない。[1]

TINKER

TINKER（英語版）は、分子力学と分子動力学のための完全かつ一般的なパッケージを備えた分子動力学シミュレーションのためのコンピュータ・ソフトウェア・アプリケーションであり、生体高分子のためのいくつかの特別な機能を備えている[10]。

GROMACS

CPMD

カー・パリネロ分子動力学法(Car-Parinello Molecular Dynamics)の略で、このコアは第一原理計算(ab-initio)の量子力学的分子動力学を実行する。力場アプローチを用いる古典的な分子動力学計算とは異なり、CPMDではエネルギー、力、運動の計算に電子の運動が含まれる。[36][37] 量子化学計算は、非常に信頼性の高いポテンシャルエネルギー面が得られる可能性があり、自然にマルチボディ相互作用を組み込むことができる。[37]

SHARPEN

Desmond

このコアのソフトウェアは、D. E. Shaw Research（英語版）で開発された。 Desmondは、従来のコンピュータクラスタ上で生物系の高速分子動力学シミュレーションを実行する。[43][44][45][46] このコードは、新しい並列アルゴリズム[47]と数値計算技術[48]を用いて、多数のプロセッサを含むプラットフォーム上で高い性能を実現しているが[49]、単一のコンピュータ上でも実行することができる。  Desmondとそのソースコードは、大学やその他の非営利の研究機関が非商業的に利用するために無償で提供されている。

AMBER

Assisted Model Building with Energy Refinementの略で、AMBERは分子動力学のための力場のファミリーであり、これらの力場をシミュレートするソフトウェアパッケージの名前でもある。[51] AMBERはもともとカリフォルニア大学サンフランシスコ校のPeter Kollmanによって開発され、現在は様々な大学の教授によって管理されている。[52] 倍精度AMBERコアは現在SSEやSSE2で最適化されていないが[53][54]、AMBERはTinkerコアよりも大幅に高速で、Gromacsコアでは実行できない機能も追加されている。[54]

ProtoMol

ProtoMol（英語版）は、分子動力学(MD)シミュレーションのためのオブジェクト指向、コンポーネントベースのフレームワークである。ProtoMolは、高い柔軟性、容易な拡張性とメンテナンス、並列化を含む高い性能要求を提供する。[55] 2009年には、Pandeグループはノーマルモード・ランジュバン・ダイナミクス(Normal Mode Langevin Dynamics)と呼ばれる補完的な新しい手法に取り組んでいたが、これは同じ精度を維持しながらシミュレーションを大幅に高速化できる可能性を秘めていた。[8][56]

GPU

GPU2

これらは第2世代のGPUコアである。引退したGPU1コアとは異なり、ATI CAL対応の2xxx/3xxx以降のシリーズとNVIDIA CUDA対応のNVIDIA 8xxx以降のシリーズのGPU向けのバリアントである。[58]

  • GPU2 (Core 11)
    • x86 Windowsクライアントでのみ利用可能。[58] AMD/ATIが利用していたプログラミング言語Brook（英語版）のサポートを終了し、OpenCLに移行したため、2011年9月1日頃までサポートされていた。このため、F@hはATIのGPUコアコードをOpenCLで書き換えることを余儀なくされ、その結果、Core 16となった。[59]
  • GPU2 (Core 12)
    • x86 Windowsクライアントでのみ利用可能。[58]
  • GPU2 (Core 13)
    • x86 Windowsクライアントでのみ利用可能。[58]
  • GPU2 (Core 14)
    • このコアはx86 Windowsクライアントでのみ利用可能で[58]、2009年3月2日に正式にリリースされた。[60]

GPU3

これらは第3世代のGPUコアで、パンデ・グループが独自に開発した分子シミュレーション用のオープンライブラリであるOpenMMをベースにしている。GPU2のコードに基づき、安定性と新機能が追加されている。[8]

  • GPU3 (core 15)
    • x86 Windowsのみで利用可能。[61]
  • GPU3 (core 16)
    • x86 Windowsのみで利用可能。[61] 新しいv7クライアントと一緒にリリースされ、これはOpenCLでCore 11を書き換えたものである。[59]
  • GPU3 (core 17)
    • OpenCLを使用したAMDとNVIDIA GPU用のWindowsとLinuxで利用可能。OpenMM 5.1のため、パフォーマンスが大幅に向上している。[62]
  • GPU3 (core 18)
    • OpenCLを使用したAMDおよびNVIDIA GPU用のWindowsで利用可能。このコアは、Core17のいくつかの重要な科学的問題に対処するために開発され[63]、OpenMM 6.0.1の最新技術を使用している。[64] 現在、一部のAMDおよびNVIDIA Maxwell GPU上では、このコアの安定性とパフォーマンスに問題がある。このため、一部のGPUでは、このコア上で動作するワークユニットの割り当てが一時的に停止されていいる。[65]
  • GPU3 (core 21)
    • OpenCLを使用したAMDとNVIDIA GPU用のWindowsとLinuxで利用可能。OpenMM 6.2を使用しており、Core 18 AMD/NVIDIAのパフォーマンス問題を修正している。[66]

脚注

[脚注の使い方]
  1. 1 2 3 4 5 6 “Folding@home Project Summary”. 2019年9月15日閲覧。
  2. ↑ Zagen30 (2011年). “Re: Lucid Virtu and Foldig At Home”. 2011年8月30日閲覧。
  3. ↑ Vijay Pande (2005年10月16日). “Folding@home with QMD core FAQ” (FAQ). Stanford University. 2006年12月3日閲覧。 The site indicates that Folding@home uses a modification of CPMD allowing it to run on the supercluster environment.
  4. ↑ Vijay Pande (2009年6月17日). “Folding@home: How does FAH code development and sysadmin get done?”. 2009年6月25日閲覧。
  5. ↑ “CPU FAH core with AVX support? Mentioned a while back?” (2016年11月7日). 2017年2月18日閲覧。
  6. ↑ https://foldingathome.org/2020/11/24/new-client-with-arm-support/
  7. ↑ Vijay Pande (2011年). “ATI FAQ: Are these WUs compatible with other fahcores?” (FAQ). 2012年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8月23日閲覧。
  8. 1 2 3 4 Vijay Pande (2009年). “Update on new FAH cores and clients”. 2011年8月23日閲覧。
  9. ↑ “GPU CORE22 0.0.2 coming to ADVANCED”. 2020年2月14日閲覧。
  10. ↑ “TINKER Home Page”. 2012年8月24日閲覧。
  11. ↑ “Tinker Core” (2011年). 2012年8月24日閲覧。
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 “Gromacs FAQ” (FAQ) (2007年). 2012年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年9月3日閲覧。
  13. ↑ “SMP FAQ” (FAQ) (2011年). 2012年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8月22日閲覧。
  14. ↑ “Gromacs SMP core” (2011年). 2011年8月28日閲覧。
  15. ↑ “Gromacs CVS SMP core” (2011年). 2011年8月28日閲覧。
  16. ↑ “New release: extra-large work units” (2011年). 2011年8月28日閲覧。
  17. ↑ “PS3 Screenshot” (2007年). 2011年8月24日閲覧。
  18. ↑ “PS3 Client” (2008年). 2011年8月28日閲覧。
  19. ↑ “PS3 FAQ” (2009年). 2008年9月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年8月28日閲覧。
  20. ↑ “Gromacs Core” (2011年). 2011年8月21日閲覧。
  21. ↑ “Gromacs 33 Core” (2011年). 2011年8月21日閲覧。
  22. ↑ “Gromacs SREM Core” (2011年). 2011年8月24日閲覧。
  23. ↑ Sugita, Yuji; Okamoto, Yuko (1999). “Replica-exchange molecular dynamics method for protein folding”. Chemical Physics Letters 314 (1–2): 141–151. Bibcode: 1999CPL...314..141S. doi:10.1016/S0009-2614(99)01123-9.
  24. ↑ “Gromacs Simulated Tempering core” (2011年). 2011年8月24日閲覧。
  25. ↑ “Double Gromacs Core” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  26. ↑ “Double Gromacs B Core” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  27. ↑ “Double Gromacs C Core” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  28. ↑ “GB Gromacs” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  29. 1 2 “Folding Forum • View topic - Public Release of New A4 Cores”. 2020年7月18日閲覧。
  30. ↑ “Folding Forum • View topic - Project 7600 Adv -> Full FAH”. 2020年7月18日閲覧。
  31. ↑ “Project 10412 now on advanced” (2010年). 2011年9月3日閲覧。
  32. ↑ “Gromacs CVS SMP2 Core” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  33. ↑ kasson (2011年10月11日). “Re: Project:6099 run:3 clone:4 gen:0 - Core needs updating”. 2011年10月11日閲覧。
  34. ↑ “Gromacs CVS SMP2 bigadv Core” (2011年). 2011年8月22日閲覧。
  35. ↑ “Introduction of a new SMP core, changes to bigadv” (2011年). 2011年8月24日閲覧。
  36. ↑ R. Car & M. Parrinello (1985). “Unified Approach for Molecular Dynamics and Density-Functional Theory”. Phys. Rev. Lett. 55 (22): 2471–2474. Bibcode: 1985PhRvL..55.2471C. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2471. PMID 10032153.
  37. 1 2 3 4 5 6 7 “QMD FAQ” (FAQ) (2007年). 2011年8月28日閲覧。
  38. ↑ “QMD Core” (2011年). 2011年8月24日閲覧。
  39. ↑ “FAH & QMD & AMD64 & SSE2” (FAQ). 2020年7月18日閲覧。
  40. ↑ “SHARPEN”. December 2, 2008時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年7月18日閲覧。
  41. ↑ “SHARPEN: Systematic Hierarchical Algorithms for Rotamers and Proteins on an Extended Network (deadlink)” (About). December 1, 2008時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年7月18日閲覧。
  42. ↑ “Re: SHARPEN” (2010年). 2011年8月29日閲覧。
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  60. ↑ ihaque (Pande Group member) (2009年). “Folding Forum: Announcing project 5900 and Core_14 on advmethods”. 2011年8月23日閲覧。
  61. 1 2 “GPU3 Core” (2011年). 2011年8月23日閲覧。
  62. ↑ “GPU Core 17” (2014年). 2014年7月12日閲覧。
  63. ↑ “Core 18 and Maxwell”. 19 February 2015閲覧。
  64. ↑ “Core18 Projects 10470-10473 to FAH”. 19 February 2015閲覧。
  65. ↑ “New Core18 (login required)”. 19 February 2015閲覧。
  66. ↑ “Core 21 v0.0.11 moving to FAH with p9704, p9712”. 2019年9月18日閲覧。

外部リンク

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