ديناميات جزيئية قابلة للتوسع مع NAMD

NAMD هو رمز ديناميات جزيئية متوازية مصمم لمحاكاة عالية الأداء للأنظمة البيولوجية الجزيئية الكبيرة. يتوسع NAMD ليشمل مئات المعالجات على منصات متوازية عالية الأداء، بالإضافة إلى عشرات المعالجات على عنقود اقتصادي منخفض التكلفة، ويعمل أيضًا على أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة الفردية. يعمل NAMD مع الدوال المحتملة والمعلمات وتنسيقات الملفات الخاصة بـ AMBER وCHARMM. يقدم هذا المقال، الموجه للمبتدئين وكذلك للخبراء، مفاهيم وطرق مستخدمة في برنامج NAMD، موضحًا مجال القوة لديناميات الجزيئات الكلاسيكي، قوانين الحركة، وطرق التكامل جنبًا إلى جنب مع خوارزميات تحليل الشحنة الكهربائية الفعالة المستخدمة والتحكم في درجة الحرارة والضغط. يتم تقديم ميزات لتوجيه المحاكاة عبر الحواجز ولحساب كلى الفروق في الطاقة الحرة الكيميائية والتوافقية. يتم توضيح الدوافع لخطة التصميم الداخلي لـ NAMD، المنفذة بلغة C++ والمعتمدة على كائنات Charm++ المتوازية. تُناقش العوامل التي تؤثر على الأداء التسلسلي والمتوازي لمحاكاة. أخيرًا، يتم توضيح استخدام NAMD النموذجي من خلال تطبيقات تمثيلية لنظام بيولوجي جزيئي صغير، ومتوسط، وكبير، مع تسليط الضوء على ميزات معينة لـ NAMD، مثل لغة البرمجة Tcl. يقدم المقال أيضًا قائمة بالميزات الرئيسية لـ NAMD ويناقش فوائد دمجه مع برنامج الرسوميات الجزيئية/تحليل التسلسل VMD وبرنامج الحوسبة السحابية/المختبر التعاوني BioCoRE. يتم توزيع NAMD مجانًا مع شفرة المصدر على www.ks.uiuc.edu.