VMD с ускорением на GPU

Ознакомьтесь с Руководством для быстрого запуска и начните работу.

Lattice Microbes

VMD – это программа молекулярной визуализации, предназначенная для моделирования, визуализации и анализа таких биомолекулярных систем, как белки, нуклеиновые кислоты, липидные мембраны и углеводные структуры. Она предоставляет широкий спектр графических методов визуализации и цветового отображения молекулярных структур, включая поверхности молекул, цветовое обозначение молекулярных моделей Кори-Полинга-Колтуна (CPK), молекулярные связи, остовы макромолекул, элементы вторичных структур и многое другое.

Программный пакет VMD может быть использован для анимации и анализа траекторий моделирования молекулярной динамики (МД). В частности, он может выступать в качестве графического интерфейса для внешней программы МД, отображая результаты моделирования молекулы на локальной или удаленной системе.

Хотя обычно программа используется интерактивно в графическом окружении рабочего стола, ее также можно использовать для выполнения неинтерактивных (пакетных) аналитических вычислений и задач визуализации на рабочих станциях (или кластерах с одним узлом). Программа также поддерживает параллельное выполнение на кластерах с распределенной памятью и суперкомпьютерах, использующих интерфейс передачи сообщений (MPI). Более подробная информация доступна на веб-сайте VMD.

Установка

Вы можете скачать и установить VMD на аппаратной платформе или запустить контейнер с приложением VMD из NVIDIA GPU Cloud.

Установка приложений в среде высокопроизводительных вычислений (HPC) может представлять собой трудную задачу. Контейнеры позволяют запускать приложение без его установки в системе. Это упрощает развертывание самой последней версии приложения и обеспечивает оптимизацию производительности. Более того, процесс запуска VMD из контейнера очень прост и займет всего несколько минут. 

Запуск задач

После извлечения контейнера из NGC вы можете запустить его двумя способами.

  • Запустите VMD напрямую через команду запуска nvidia-docker.
  • Запустите VMD интерактивно в контейнере.

1. Запуск VMD из командной строки

Чтобы запустить контейнер VMD из командного интерфейса (CLI), выполните следующую команду, которая запускает VMD и делает текущий рабочий каталог доступным в контейнере как "/ workspace":

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer

Обратите внимание, что вы также можете указать команду CLI для запуска VMD в скрипте, расположенном в вашем рабочем каталоге. Указанный ниже скрипт запускает контейнер VMD и скрипт xxx.vmd из каталога рабочего пространства:

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e /workspace/xxx.vmd

2. Запуск VMD в интерактивном режиме

В этом примере мы запустим VMD в интерактивном режиме и будем воспроизводить тестовую сцену H1N1 в контейнере. Запуск в интерактивном режиме полезен при использовании VMD для задач визуализации и анализа. Эти задачи могут включать в себя создание скриптов для прогонов VMD, управление файлами в сложных иерархиях каталогов или запуск нескольких инстансов VMD в одном контейнере и образе ОС.

Чтобы запустить контейнер VMD в интерактивном режиме, выполните следующую команду, которая запускает контейнер, а также монтирует ваш текущий каталог в / workspace, чтобы он был доступен внутри контейнера. (Смотрите параметры -v команды, приведенной ниже, чтобы настроить отображение локального каталога данных в один внутренний контейнер.)

nvidia-docker run -it --rm -v $(pwd):/workspace nvcr.io/hpc/vmd:cuda9-ubuntu1604-egl-1.9.4a17 /bin/bash

После запуска контейнера вы попадете в /directory и сможете перейти в /opt/vmd/h1n1testscene, чтобы заново отрендерить тестовый сценарий H1N1. Теперь можно запустить VMD. Запустите тестовый сценарий H1N1 внутри контейнера. Тестовый сценарий H1N1 демонстрирует вычисление молекулярной поверхности с ускорением на NVIDIA® CUDA®, выделение атомов пользователем, графическую геометрию и внеэкранный OpenGL рендеринг с использованием языка Epsilon Generation Language (EGL):

cd /opt/vmd/h1n1testscene

/opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e h1n1-egloptix-test.vmd

После загрузки и рендеринга сценария H1N1 VMD выведет изображение в файл под названием "vmdscene-egl.tga." Затем его можно скопировать в /workspace, чтобы иметь возможность перенести полученное изображение во внешнюю систему хранения для просмотра.

Тестовые сценарии

Контейнер содержит скрипты для запуска и тестирования VMD. Запустите тестовый сценарий капсида ВИЧ-1 внутри контейнера. Этот тестовый сценарий демонстрирует вычисление молекулярной поверхности с ускорением на CUDA, внеэкранный OpenGL рендеринг с использованием языка EGL и высокоскоростную трассировку лучей OptiX с ускорением на GPU:

cd /opt/vmd/hivtestscene
/opt/vmd/bin/vmd -dispdev openglpbuffer -e hiv-simple-egloptix-test.vmd

Рекомендованные системные конфигурации

Контейнер с приложением VMD оптимизирован и протестирован для обеспечения надежной производительности на системах, оснащенных GPU NVIDIA® Pascal™ и NVIDIA Volta, с CUDA® 9 или более новой версии. VMD и все контейнеры HPC-приложений, доступные в репозитарии NVIDIA GPU Cloud, могут быть запущены на следующих системах:

  • Рабочая станция: оснащенная GPU NVIDIA Titan V и CPU x86
  • Системы NVIDIA® DGX™
  • HPC кластер, оснащенный GPU поколения Pascal/Volta, CUDA 9, CPU x86
  • Облачная платформа (AWS, Google Cloud Platform и другие)

Получите доступ к контейнерам GPU-ускоренных приложений с NVIDIA GPU Cloud.