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GROMACS憑借英特爾oneAPI開放的編程和多架構(gòu)工具進行加速，并在基于英特爾Xe架構(gòu)的GPU上運行，展現(xiàn)卓越性能。
英特爾致力于培育一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，包括為許多開源項目做出技術(shù)貢獻，這些項目都對現(xiàn)實世界產(chǎn)生了直接影響。GROMACS就是其中的一個例子，它是一個分子動力學軟件包，用于模擬設計新藥物的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸。最近發(fā)布的GROMACS 2022使用SYCL和oneAPI進行開發(fā)，在多種架構(gòu)上運行展現(xiàn)出卓越的性能，包括基于英特爾Xe架構(gòu)的GPU。
英特爾并行軟件工程師Roland Schulz表示：“GROMACS是世界上使用最廣泛的開源分子動力學應用之一。原因很簡單，借助該應用進行的模擬，能幫助我們更好地了解小到體內(nèi)的蛋白質(zhì)，大到宇宙星系的分子動態(tài)。值得注意的是，我們與GROMACS的合作，即使用oneAPI進行開發(fā)和優(yōu)化，讓英特爾參與到藥物研發(fā)的重大進展中，并擴展了GROMACS跨多個計算架構(gòu)的開放式開發(fā)。這一切都是在與我們非常珍視的開源社區(qū)合作時實現(xiàn)的?！?/p>
GROMACS的分子動力學模擬由oneAPI提供技術(shù)支持，與國際分布式計算項目Folding@home等項目一起，為確定針對乳腺癌、新型冠狀肺炎、2型糖尿病等疾病關(guān)鍵藥物的解決方案做出了貢獻。在現(xiàn)代藥物研發(fā)中，分子動力學模擬得到了廣泛而成功地應用。這些模擬為研究人員提供了所需的生物大分子結(jié)構(gòu)信息，以了解結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，用于指導藥物研發(fā)和設計過程。像GROMACS這樣的計算工具，在藥物研發(fā)方面的應用，有助于研究人員更有效地設計和評估新藥的同時，節(jié)省資源。
斯德哥爾摩大學和瑞典皇家理工學院的GROMACS研發(fā)團隊在生物物理學教授Erik Lindahl的帶領下，引領著GROMACS分子動力學工具包的開發(fā)，這是世界上使用最廣泛的高性能計算應用之一。分子動力學以計算為中心，并且頻繁迭代，這讓它成為最耗時的高性能計算應用之一。數(shù)十億次的計算會涉及數(shù)百萬行的代碼。
oneAPI作為一種開放、統(tǒng)一的編程模型，用于CPU和加速器，并支持多個廠商的計算機架構(gòu)，這幫助Lindahl教授和他的團隊擴展了GROMACS對異構(gòu)硬件的支持。這得益于使用跨架構(gòu)、跨廠商的開放標準從而提高了生產(chǎn)力。基于這些標準，oneAPI編程簡化了軟件的開發(fā)流程，無需特定的編程語言或供應商，就能提供加速計算的性能，同時允許集成現(xiàn)有代碼，包括OpenMP。
作為oneAPI優(yōu)化工作的一部分，Lindahl的團隊通過使用英特爾? DPC++兼容性工具（英特爾? oneAPI基礎工具包的一部分），將GROMACS中只能在Nvidia硬件上運行的CUDA代碼，遷移到SYCL，該工具通常能自動執(zhí)行90至95%的代碼遷移工作1,2。這允許其團隊創(chuàng)建一個新的、獨立可遷移的跨架構(gòu)代碼庫。這極大簡化了開發(fā)工作，并為多架構(gòu)環(huán)境的部署提供靈活性。
Lindahl表示：“憑借GROMACS 2022對SYCL和oneAPI的全面支持，我們擴展了GROMACS，使其可以在新型硬件上運行。通過英特爾? DevCloud，我們已經(jīng)在當前基于英特爾Xe架構(gòu)的GPU，以及即將推出基于英特爾Xe架構(gòu)的GPU開發(fā)平臺Ponte Vecchio上，運行了生產(chǎn)模擬。這一階段取得的性能結(jié)果令人印象深刻，證明了英特爾軟硬件協(xié)同合作的力量?？偠灾@些優(yōu)化實現(xiàn)了硬件的多樣性，提供了高端性能，并推動了競爭和創(chuàng)新，讓我們能更快地開展科學研究，并降低下游產(chǎn)業(yè)的成本?！?/p>
通過使用英特爾oneAPI跨架構(gòu)工具進行優(yōu)化，例如oneAPI DPC++/C++編譯器、oneAPI庫以及高性能計算分析和集群工具，GROMACS實現(xiàn)了加速計算，oneAPI工具可在英特爾? DevCloud中獲取。英特爾? DevCloud是一個免費環(huán)境，可以在各種英特爾架構(gòu)如CPU, GPU, FPGA上，開發(fā)和測試代碼。
