非経験的分子軌道計算の超高速化に関するハードウェアおよびソフトウェアの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07554084
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 平野 恒夫 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (40011027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 和彰 九州大学, 総合理工学研究科, 講師 (10200263) ; 小原 繁 北海道教育大学, 教育学部, 助教授 (80160935) ; 長嶋 雲兵 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (90164417)
• Keywords: 超高速分子軌道計算 / 専用並列計算システム / 分子軌道計算専用ボード / MOE / 分子積分 / 専用計算アルゴリズム

Research Abstract

分子軌道計算は、材料化学や医薬品開発のために欠くことのできない手法であり、現在本方法は化学工業においても広く利用され始めている。分子軌道計算は、基底関数の数Nの4乗に比例する演算量および、補助記憶量を必要とするため、タンパク質等の巨大分子の計算は、事実上可能であった。そこで、本研究では演算時間の大幅な短縮と補助記憶量の削減を目的として、分子軌道計算のための専用計算機MOE(MO Enagine)とそれを用いた分子軌道計算プログラムの開発を試みた。
このシステムの実現には、既存分子軌道計算プログラムの改良、MOE-LSI(MOE用高度集積チップ)の作成ならびにその専用ボードへの実装が必要である。本研究で開発しようとしたMOEは、パソコンにIEEE1394と呼ばれる標準プロトコルを用いて接続される専用並列計算システムであり、その最小単位であるMOEL-SIを今回新たに開発した。性能は200MFlopsである。このMOEL-SI5個をボード上に実装した。5個のMOEL-SIはPPRAM-Linkを用いて相互結合されているので、1ボードあたり1GFlopsの性能を示す。
一方、分子軌道法計算プログラムの改良としては、現在広く世界で使われているGAMESSをベースに行った。

Research Products

• [Publications] 長嶋雲兵、小原繁ら: "超高速分子起動計算専用機 MOEのアーキテクチャ" 電子情報通信学会研究報告. 96・34. 45-50 (1996)
• [Publications] 長嶋雲兵、村上和彰ら: "超高速分子軌道計算専用機 MOEの開発" JCPE News Letter. 9. 3-17 (1997)
• [Publications] 高島 一、 長嶋雲兵ら: "大規模非経験的分子軌道計算は化学的精度を満足するか?" 日本応用数理学会論文誌. 8・1. 135-151 (1998)
• [Publications] H.Takasima, U.Nagasimaら: "Dose a Large Scale ab initio Hartree-Fock Calculation Give Chemical Accuracy?:Toward Calculations of Biological Molecules" J.Camp.Chem. (in press). (1998)