HIGH-PERFORMANCE WEIGHTED ENSEMBLE SOFTWARE FOR SIMULATION OF COMPLEX BIO-EVENTS

用于模拟复杂生物事件的高性能加权集成软件

基本信息

  • 批准号:
    9306884
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-08-01 至 2019-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): There is a "silicon ceiling" that ultimately limits many, if not most, types of dynamical biological simulations. That is, even the world's most powerful computers cannot generate sufficiently long simulations, whether for atomistic models of proteins or for realistic models of cell behavior. In many cases, the key events may occur beyond simulation timescales - such as protein folding, conformational transitions of proteins, assembly of protein complexes, or transitions of cell behavior from healthy to pathological states. We therefore propose a response to PA-14-156, "Extended Development, Hardening and Dissemination of Technologies in Biomedical Computing, Informatics and Big Data Science (RO1)," in which we will continue to enhance the "WESTPA" software package. WESTPA is a tool for controlling other software tools: it orchestrates up to thousands of trajectories run natively by other software at any scale (e.g., Gromacs, Amber, BioNetGen, MCell) using a "weighted ensemble" strategy. Not only does WESTPA parallelize the use of dynamics engines - but because of the statistical process by which trajectories are added and removed, WESTPA can obtain estimates of key kinetic as well as equilibrium observables in significantly less computing time than would be required in ordinary parallelization. The aims of the proposal are to improve the ease of use and interoperability of WESTPA; to improve its performance and reliability; to demonstrate the effectiveness of WESTPA through a series of "showcase" examples from molecular to cellular scale using a variety of dynamics engines; and to improve instructional materials based on the showcase examples.
 描述(由适用提供):有一个“硅天花板”最终限制了许多(如果不是大多数)动态生物学模拟的类型。也就是说,即使是世界上最强大的计算机也无法产生足够长的模拟,无论是用于蛋白质的原子模型还是用于现实的细胞行为模型。在许多情况下,关键事件可能发生在模拟时间尺度之外,例如蛋白质折叠,蛋白质的构象转变,蛋白质复合物的组装或细胞行为从健康状态到病理状态的转变。因此,我们提出了对PA-14-156的回应:“扩展开发,硬化和传播生物医学计算,信息学和大数据科学(RO1)”,其中我们将继续增强“ Westpa”软件包。 WESTPA是用于控制其他软件工具的工具:它可以使用“加权集合”策略在任何规模(例如Gromacs,Amber,Bionetgen,McEll)上进行多达数千个轨迹。 WESTPA不仅可以平行地使用动力学引擎 - 而且由于添加和去除轨迹的统计过程,WestPA可以在计算时间中获得关键动力学以及等效可观察到的计算时间的估计值,其计算时间明显少于普通平行化所需的估计。该提案的目的是提高WESTPA的易用性和互操作性;提高其性能和可靠性;通过使用各种动力学发动机从分子到细胞尺度的一系列“展示”示例来证明WestPA的有效性;并根据展示式示例改善教学材料。

项目成果

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