分子動力学専用・超高速計算機(MD-GRAPE)の開発と生体膜研究への応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04558036
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 楠見 明弘 東京大学, 教養学部, 助教授 (50169992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 一泰 大正製薬(株), 総合研究所, 主幹研究員 ; 宮川 宣明 富士ゼロックス(株), 電子技術研究所, 主幹研究員 ; 蜂巣 泉 東京大学, 教養学部, 助手 (90135533)
• Keywords: 分子動力学計算 / AMBER / 周期的境界条件

Research Abstract

本研究の目的は、(1)分子動力学計算専用の超高速計算機(MD-GRAPE)を開発すること、(2)さらに、現在まできわめて困難であった生体モデル膜の分子動力学計算を行うことによって、その有用性を実証すること、である。具体的には、我々が開発してきた分子動力学計算専用のパイプラインをIC化したものを、多数、並列に並べたボードを作製する。これを、ワークステーションに接続して計算を実行する。
本年度は、まず、重力計算用パイプラインをもとにして、分子動力学計算用のパイプラインを作製した。その際、任意の中心力を計算できるようにした。一方、分子動力学計算のためのプログラムAMBERをMD-GRAPE用に書き換えた。このMD-GRAPE用分子動力学計算プログラムを用い、MD-GRAPEをサンマイクロシステムズ社のスパークステーション10に接続して、計算試験をおこなった。ボードを5MHzのクロックで駆動した結果、実効速度にして100Mflops程度の計算速度が達成された。これによって、ボードからカスタムLSIに仕上げるには、何をどこまで含めればよいかなど、概念及び論理設計を行った。
次に、周期的境界条件を課するのに必要なEwald和の波数空間部を計算する回路を設計した。実空間部を計算する上記のパイプラインと結合して使用するためには、全体としては、どのような設計にすべきかについて、概念設計を完了した。