Разработка сверхбыстродействующего метода и программ молекулярного моделирования для крупномасштабных квантовых неэмпирических расчетов комплексов биомолекул на векторно-параллельных вычислительных систем от ПК до суперЭВМ.

Будет разработан новый оригинальный сверхбыстродействующий метод для квантово-химических расчетов на уровне модельного DFT приемлемой точности комплексов гигантской молекулы с огромным числом обычных молекул (в т. ч. докинг-комплексов протеин-лиганды). Двухцентровые интегралы в различных базисах будут считаться оригинальным сверхбыстрым методом с линейной комбинацией сплайнов. Диагонализация гамильтониана будет заменена прямым расчетом разреженных матриц плотности, что даст линейное масштабирование вместо кубического. Молекулярные комплексы, на изучение которых ориентируется новый метод, имеют огромный диапазон размеров. Минимальные одноразовые вычисления этим методом смогут проводиться даже на новых многоядерных ПК. Массовые расчеты указанных выше химических объектов современными методами минимально приемлемой точности требуют производительности выше экзафлопсного уровня будущих суперЭВМ. Реализация предлагаемого кардинально более быстрого метода будет осуществляться для компьютерных систем с будущими векторно-параллельными процессорами (серверные Intel Skylake), в т. ч. для кластеров. Распараллеливание создаваемого комплекса программ будет основано на модели PGAS, важной для достижения экзафлопсного уровня производительности приложений. Для PGAS планируется применять CAF из стандарта Fortran 2008. Для экономии расходов в проекте предлагается создать двухузловой кластер с прямым, без коммутатора, соединением узлов по 10Gbit Ethernet c аппаратной поддержкой RDMA.