Комплекс методов для кардинального ускорения расчетов DFT гигантских биомолекул: сведение кулоновского вклада к быстровычисляемым двухцентровым интегралам и выделение мультипольного вклада - путь от O({N4}) к линейному масштабированию
Библиографическое описание:Аникин, Н. А. Комплекс методов для кардинального ускорения расчетов DFT гигантских биомолекул: сведение кулоновского вклада к быстровычисляемым двухцентровым интегралам и выделение мультипольного вклада - путь от O({N4}) к линейному масштабированию / Н. А. Аникин. - (Нанотехнологии и наноматериалы). - Текст : непосредственный // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2023. - № 5. - С. 36-43. - Библиогр.: с. 43 (15 назв. ). - ISSN 0234-8241.
Аннотация:Квантовохимические расчеты электронной структуры актуальных гигантских биоактивных молекул, включая расчеты тысяч докинг-комплексов протеин-лиганд из тысяч атомов распространенным методом DFT, крайне ресурсоемки, нередко даже при использовании СуперЭВМ. В данной работе после краткого погружения в текущее состояние квантовохимических расчетов больших и очень больших молекул рассмотрены возможности ускорения одной из лимитирующих стадий таких расчетов - расчета двухэлектронных четырехцентровых кулоновских интегралов от атомных орбиталей (АО). Предлагается последовательный комплекс мер-методов для сведения этих интегралов сначала к трехцентровым, потом к двухцентровым интегралам от специально подобранных вспомогательных функций плотности. У последних выделяется дальнодействующий мультипольный вклад для очень больших молекул, эффективно ускоряемый применением метода быстрых мультиполей FMM. Короткодействующий экспоненциально затухающий остаток быстро вычисляем предварительно подобранными сплайнами от межцентровых расстояний. Для эффективного подбора параметров сплайнов для многообразных АО и их двухцентровых произведений предлагается предварительно их аппроксимировать линейными комбинациями фиксированных гауссовых функций с показателями экспонент, образующими геометрическую прогрессию. Все это позволяет перейти от роста ресурсов O (N{4}) к весьма экономичному для очень больших молекул линейному масштабированию компьютерных ресурсов.
