2010/2011 — Весенний семестр
Моделирование биологических систем на GPU с использованием динамики Ланжевена
Семестровый курс по выбору.
Разделы: Информатика, Программирование, Биология и химия.
Проходит: по средам в 18:30, первое занятие 16 февраля. Аудитория: 214 ЛК.
Лектор: Барсегов В. А., к. ф.-м. н.
Лекция 1.
Биологические системы: белки, белок-белковые комплексы и агрегаты, ДНК, РНК, комплексы ДНК и РНК с белками. Биологические функции белков, белок ? белковых комплексов и агрегатов. Биологические свойства молекул ДНК и РНК. (4 часа)
Лекция 2.
Фундаментальные биологические процессы: фолдинг белка, механическая и термическая денатурация белка, формирование и распад белок-белковых комплексов и агрегатов. Примеры. (4 часа)
Лекция 3.
Методология численного моделирования биологических систем: молекулярная динамика в полноатомном разрешении в явном и неявном растворителе, динамика Ланжевена. Молекулярное силовое поле, аппроксимации. (4 часа)
Лекция 4.
Методология численного моделирования биологических систем с использованием динамики Ланжевена в задемпфированном растворителе. (2 часа)
Лекция 5.
Обзор особенностей архитектурных реализаций ЦПУ (CPU) и ГПУ (GPU) в контексте проведения многопоточных массивно параллельных расчётов. (2 часа)
Лекция 6.
Современные технологии CUDA и OpenCL как средство программирования на графических процессорах. (2 часа)
Семинар 1.
Использование технологии CUDA и OpenCL для программирования на графических процессорах. (2 часа)
Семинар 2.
Численное моделирование механической денатурации домена иммуноглобулина (домен Ig27, домен WW): построение и анализ молекулярных характеристик (силы денатурации, длины молекулярного растяжения, и т.д.). Моделирование энергетического ландшафта биомолекул с использованием аналитических моделей.(4 часа)
Семинар 3.
Численное моделирование белок-белкового взаимодействия в синаптотагмине (Syt1): сравнение кинетики механической денатурации отдельного домена С2А и двух взаимодействующих доменов С2А и С2В. (4 часа)
Семинар 4.
Численное моделирование механической и термической денатурации вирусной капсулы HK97: анализ профиля потенциальной энергии и объема вирусной капсулы как функции силы и температуры. Сдача зачета. (4 часа)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Архитектура и программирование массивно параллельных процессоров: http://www.nvidia.ru/object/cuda_state_university_courses_ru.html
2. GPU Gems 1, 2, 3 edited Hubert Nquyen from NVIDIA.
3. Курс лекций по CUDA (МГУ): http://groups.google.ru/group/cudacsmsusu?hl=ru&pli=1
4. Боресков А.В., Харламов А.В. Основы работы с технологией CUDA. — Изд-во: ДМК Пресс, 2010, 232 стр.
5. Zhmurov A., Dima R.I., Kholodov Y., Barsegov V. SOP-GPU: Accelerating biomolecular simulations in the centisecond timescale using graphics processors // Proteins: Struct., Funct. & Bioinform. (in press).
6. Жмуров А.А., Барсегов В.А., Трифонов С.В., Холодов Я.А., Холодов А.С., Численное моделирование механических свойств белков с использованием графических процессоров // Мат. Моделирование (в печати).
Что развивает курс (данные для «Вектора»)
- Биология (курс сфокусирован на этом)
- Практика программирования (языки и технологии) (развивает косвенно)
- Алгоритмы и методы анализа данных (развивает косвенно)
Информация о развиваемых компетенциях занесена в систему для работы «Вектора». Поскольку занесение информации производится редакторами проекта, а не авторами курсов, информация может быть неполной или даже частично неверной. Если Вы нашли ошибку, напишите нам об этом. См. также подробнее о системе «Вектор» и полный список компетенций.
