GPU BENCHMARK OF REAL WORLD MD SIMULATION UNIVERSITA' DI BOLOGNA

Transcript

1 GPU BENCHMARK OF REAL WORLD MD SIMULATION UNIVERSITA' DI BOLOGNA Francesco Giangreco Siegfried Hoefinger

2 BILE La bile è una secrezione epatica che, immessa nel lume del duodeno, prende parte ai processi digestivi all interno del canale alimentare. Principali costituenti della bile sono acidi biliari, colesterolo e fosfolipidi. A ph fisiologico e a concentrazioni superiori a 2 5 mm (concentrazione micellare critica, CMC) i sali degli acidi biliari formano reversibilmente aggregati micellari (micelle) in cui le molecole costituenti sono in equilibrio con quelle presenti libere in soluzione

3 MICELLE Grazie alla loro composizione chimica e struttura, le micelle possono inglobare, solubilizzandole, molecole insolubili in acqua come fosfolipidi, colesterolo e acidi grassi formando micelle miste Le micelle di sali biliari sono aggregati di sali biliari in cui le regioni idrosolubili (ioniche) delle molecole sono rivolte verso l'esterno e i nuclei steroidei, insolubili in acqua (non-polari), sono rivolti verso l'interno. Il colesterolo è solubile all'interno di queste micelle sferoidali

4 COLESTEROLO Il colesterolo è altamente insolubile in acqua, ma viene solubilizzato nella bile, sotto forma di micelle con sali biliari e fosfolipidi e in vescicole di fosfolipidi, che aumentano in maniera importante la capacità della bile di trasportare il colesterolo. Il metabolismo del colesterolo dipende dalla capacità delle micelle ad inglobarlo Il colesterolo è una delle principali cause di problemi cardiocircolatori

5 Epigallocatechin-3-gallato (EGCG) Componente presente nel tè verde Riduce l'assorbimento del colesterolo nelle micelle Riduce la quantità totale di colesterolo nel sangue

6 COMPOSIZIONE MICELLA Acido Colico Palmitoil olelil fosfotidil colina (POPC) Colesterolo

7 AUTOASSEMBLAGGIO MICELLA Componenti messi in modo casuale nella scatola a concentrazione fisiologica Scatola di simulazione contenente atomi Auto-assemblaggio mediante MD con AMBER11 Rosso colesterolo Grigio colato Verde POPC Giallo centro di carica Sistema valido come modello per la bile umana

8 INTERAZIONE EGCG-MICELLA Analisi della stabilità della micella Analisi della variazione di stabilità/configurazione della micella a seguito dell'introduzione del EGCG

9 TEST CPU 4 CORES Benchmark CPU 0.27 La dinamica per raggiungere l'equilibrio deve procedere per 100 ns 1 CORE ns/day Con una CPU 4 cores sarebbero necessari circa 370 giorni

10 GPU 1 GPU 4 CORES GPU/CPU ns/day Con singola GPU nvdia M2090 abbiamo ottenuto un incremento prestazionale notevole passando da 0,27 ns/day a 3,48 ns/day

11 CONFRONTO GPU/64 CORES Benchmark CPU/GPU 64 CORES GPU ns/day Una GPU M2090 riesce quasi a raggiungere le prestazioni di un cluster 4 nodi con 2 x INTEL E ,2GHz 8 cores/threads per nodo

12 BENCHMARK GPU GPU/CPU M GTX ns/day La prestazione aumenta ancora utilizzando una singola GPU NVDIA GTX 580

13 GTX 580 GPU/CPU M CORES 3.81 GTX ns/day La singola GPU NVDIA GTX 580 supera in prestazione il cluster 4 nodi con 2 x INTEL E ,2GHz 8 cores/threads per nodo

14 GPU MULTIPLE Benchmark GPU 8 GPU GPU ns/day Utilizzando un cluster 4 nodi con 2xGPU M2090 per nodo si è avuto un aumento di prestazione pari al 248% rispetto ad una singola GPU M2090

15 BENCHMARK FINALE 8xM GTX CORES 3.81 M CORES CORE ns/day

16 CONCLUSIONI La parallelizzazione con CUDA permette di eseguire dinamiche complesse in un tempo ragionevole Permette un risparmio economico (una scheda video tipo quelle usate da noi costa meno di un cluster a 64 cores)

17 PROBLEMI Il software utilizzato da noi è però afflitto da numerosi bugs che bloccano le MD Per evitare questo siamo stati costretti a fare numerosi tentativi con grande perdita di tempo

18 RINGRAZIAMENTI La ditta E4 Computer Engineering Spa per averci permesso l'uso dei cluster NVDIA L'università di Bologna Il Prof Francesco Zerbetto Tutti voi presenti che avete prestato attenzione