分子動力学

このチュートリアルでは、Gromacs on Rescaleを用いた基本的な分子動力学シミュレーションを紹介します。このドキュメントに含まれる指示に従っていただければ、ゼロからジョブをセットアップして投入する方法がステップバイステップで紹介されます。また、ページ右上のImport Job Setupをクリックすると、すでに実行されているジョブのクローンを作成することができます。クローンしたジョブの設定を自由に変更し、Rescaleのプラットフォームに慣れてください。

お困りの方はRescaleサポートにご連絡ください。

Visualization of a similar molecular dynamics simulation using DPPC membranes with an embedded protein. (Image courtesy of Justin Lemkul)

タンパク質を埋め込んだDPPC膜を用いた同様の分子動力学シミュレーションの可視化。(画像提供：Justin Lemkul)

Import Job Setup
Get Job Results

シミュレーションの説明

所要時間約23分：また、上の「Get Job Results」リンクをクリックすると、Gromacsを用いた分子動力学シミュレーションのフルセットアップと結果を確認することができます。

シミュレーションの様子：リン脂質膜は、1024個のジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）脂質からなる二層構造で、脂質あたり23個の水分子、合計121,856個の原子で構成されています。

ワークフロー：このチュートリアルでは、Gromacs シミュレーションを 1 回実行し、最終結果を出力します。このチュートリアルのワークフローは、2つのパートで構成されています。

  • Gromacsプリプロセッサ(grompp.mdp)
  • 分子動力学シミュレーションを完成させる計算化学エンジン(mdrun)

シミュレーションソフト: Gromacs

Rescaleを使い始めるには、platform.rescale.comにアクセスし、アカウント情報を使ってログインしてください。Rescaleの使用には、追加のソフトウェアのダウンロードや導入は必要ありません。Rescaleはブラウザベースなので、ワークステーションや自宅のコンピュータから安全に分析にアクセスすることができます。

プラットフォームのメイン画面から、画面左上の「+New Job」ボタンをクリックします。これにより、5つのセットアップページのうち最初のページが表示されます。

まず、仕事に名前をつける必要があります。Rescaleのプラットフォームはすべてのジョブを保存するので、後でそのジョブを再び見つけられるように、何か特定の名前を付けることをお勧めします。(例：Tutorial 2: Molecular Dynamics) プロジェクトの名前を変更するには、ウィンドウの左上隅にある現在のジョブ名の隣にある鉛筆（下図、青で表示）をクリックします。

次に、使用する入力ファイルをアップロードするには、以下の赤で示した「ファイルを選択」ボタンをクリックします。このチュートリアルでは、チュートリアルの最初にダウンロードしたd.dppc.zipファイルをアップロードすることにします。

入力ファイルの設定画面が以下のように表示されます。

ソフトウェアの設定

ここで、解析に使用するソフトウェアモジュールを選択する必要があります。今回のデモでは、下にスクロールして、Gromacsをクリックします。

Gromacsを選択すると、解析オプションが表示されます。

  • バージョン選択のドロップダウンメニューからバージョン2016.1（MPICH、単精度、AVX2）を選択する
  • 次に、プロジェクト用の解析実行コマンドを追加する必要があります。これは、使用するソフトウェアパッケージと入力ファイルに固有のコマンドです。この入力ファイルとGromacsの場合、実行コマンドは次のようになります。
cd d.dppc; gmx grompp -v; gmx mdrun

ソフトウェア設定の完了は、以下の画像のようになります。

次のステップでは、ジョブに必要なコンピューティングハードウェアを選択します。ハードウェアの設定]アイコンをクリックしてください。

このページでは、ご希望のコアの種類と必要なコアの数を選択する必要があります。このデモでは、ドロップダウンメニューから Nickel core type を選択し、Number of Cores で 1 core を選択します。ハードウェアの設定画面は、以下のようになります。


このチュートリアルでは、オプションの後処理ステップを省略します。Reviewページでは、設定したジョブの概要が表示されます。下に示す例のように表示されるはずです。この段階で、ジョブを保存して送信することができます。

ステータス

これで、「ステータス」タブでジョブの進行状況を確認することができます。このタブは、下の画像で赤くハイライトされています。このジョブの投入には、全体で約22分かかるはずです。ジョブが投入されると、クラスタが起動するまでに通常3分から7分かかります。

  • この解析はすべてクラウド上で実行されるため、ブラウザウィンドウを閉じたり、コンピュータをシャットダウンしても問題ありません。Rescaleにログインしてジョブタブをクリックすれば、いつでも進行状況を確認することができます。ジョブが完了すると、お知らせのメールが届きます。
  • RescaleのLive Tailing機能は、以下のように見ることもできます。この例では、d.dppc/md.log と process_output.log というファイルを使って、ジョブの進捗を監視することができます。

結果

上図で赤くハイライトされている「結果」タブには、ジョブに関連するすべての結果ファイルが表示されます。このページでは、以下のことができます。

  • ダウンロードをクリックすると、このジョブに関連するすべてのファイルがダウンロードされます。
  • 一定サイズ以下のファイルは、「アクション」メニューの「表示」アイコンをクリックして、ブラウザで個別に表示できます。以下に例を示します。

最後に、結果をダウンロードして、自分のジョブ結果と比較するのもいいかもしれません。