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事例紹介

Exabyte.io

高分子

ポリアミド6(PA6)の構造緩和およびベンチマーク

熱可塑性樹脂で知られるPA6は、分子動力学シミュレーションでよく解析材料になっています。そこで、クラウドGPUで計算した場合にかかる計算時間およびコストについて紹介します。

図1 PA6の化学構造式 図1 PA6の化学構造式

シミュレーションに用いたPA6の重合度nおよび、分子数、原子数を書きに示します。

重合度n n = 30
分子数 1760 分子
原子数 1,008,480 原子
図2 シミュレーションのBOXにPA6が配置された状態 図2 シミュレーションのBOXにPA6が配置された状態

シミュレーションに用いたソフトおよび計算条件について示します。

表1 計算条件

計算ソフト GROMACS 2018.3
力場 OPLS-AA
パラメータ設定にはPolyParGen [1] を使用
タイムステップ 1 fs
シミュレーション時間 1 ns
アンサンブル NVT
温度 300 K
温度制御 Nosé–Hoover
セルサイズ 21.17 nm × 21.17 nm × 21.18 nm

使用したクラウドマシンの詳細について示します。

表2 使用GPU情報

GPU Tesla P100

各GPU数を変えた場合での、シミュレーションにかかった時間を示します。

図3

GPU数を増やすにつれて、計算時間が減少しています。上昇率はリニアには伸びていません。

次に、計算コストと比較を行なっていきます。

1GPU 2GPU 4GPU
計算時間 [sec.] 43,200 28,800 25,200
計算時間 11時間3分54秒 7時間28分51秒 6時間40分32秒
上昇率 1.00 1.50 1.71
計算コスト [ドル] $ 8.80 $ 11.73 $ 20.53

※ 計算コストは、Enterprise-Extraプランでセービングノードを使用した場合の価格です。

2GPUの場合、GPUの枚数増加による速度上昇率と計算コストの比率を比較すると速度上昇率の方が高いため、お徳な結果になっています。コストを抑えて計算したい場合は、1GPUの時が最も良い結果になっています。

本ベンチマークから、100万原子のモデルでのMD計算も可能な環境になってきていると言えます。