基于CPU和GPU异构的蛋白质分子半柔性对接算法优化

摘要

分子对接是预测蛋白质复合物的有效手段.对于分子对接算法的优化旨在加速分子对接效率,降低计算成本,以及充分发挥计算资源的利用率.本文主要采用3个方案对半柔性对接算法进行优化:(1)方案一在CPU端进行优化;(2)方案二在方案一的基础上,利用CUFFT 的移植工具CUFFTW为方案一提供部分GPU并行接口;(3)方案三利用GPU并行架构,通过CPU和GPU的协同处理,利用纯并行计算接口进行优化. 3种方案对PDB code分别为1PEE ,1B6C ,4HX3和2SNI的测试蛋白进行结合态和自由态的对接,求得的最小均方根偏差 LRMSD小于5 ?,满足了复合物结构预测竞赛要求的中等精度结构标准,验证了对接结果的正确性.最后在保证结果正确性的前提下,测试了不同蛋白在不同方案下的运行速率;在保证不同蛋白对接效率相同的前提下,以1PPE为例,比较了不同方案下的对接速率.实验结果表明在同等旋转步长并保证程序运行结果正确性的前提下,最终的优化效果可提速近10倍,有效改进了半柔性对接算法的运行速率.