GROMACS 2022 promuove la scoperta di farmaci open source con Intel oneAPI

GROMACS, accelerato dagli strumenti di programmazione aperta e multiarchitettura Intel oneAPI, viene eseguito sulle GPU basate sull’architettura Intel Xe con prestazioni elevate.  

Intel è impegnata a promuovere un ecosistema aperto, che comprende contributi tecnici a molti progetti open source che hanno un impatto diretto sul mondo reale. Un esempio è GROMACS, un pacchetto di dinamica molecolare progettato per le simulazioni di proteine, lipidi e acidi nucleici utilizzati per progettare nuovi prodotti farmaceutici. GROMACS 2022, recentemente rilasciato, sviluppato utilizzando SYCL e oneAPI, mostra ottime prestazioni su diverse architetture, comprese le GPU basate su architettura Intel Xe.

“GROMACS è una delle applicazioni di dinamica molecolare open source più utilizzate al mondo ed è facile capire perché. Le simulazioni che possiamo condurre con questa applicazione ci permettono di capire meglio cose piccole come le proteine del nostro corpo e grandi come le galassie dell’universo.

In particolare, il nostro lavoro con GROMACS – sviluppato e ottimizzato con oneAPI – consente a Intel di contribuire a progressi significativi nella scoperta di farmaci e di espandere lo sviluppo aperto di GROMACS su diverse architetture di calcolo. E tutto questo collaborando con la comunità open source che apprezziamo molto.”

– Roland Schulz, ingegnere del software parallelo di Intel

Perché è importante?

Le simulazioni dinamiche molecolari di GROMACS, che si avvalgono di oneAPI, contribuiscono all’identificazione di soluzioni farmaceutiche cruciali per patologie come il cancro al seno, la COVID-19, il diabete di tipo 2 ed altre. Nella moderna scoperta dei farmaci, le simulazioni dinamico-molecolari vengono applicate ampiamente e con successo. Queste simulazioni forniscono ai ricercatori le informazioni strutturali sulle biomacromolecole necessarie per comprendere la relazione struttura-funzione che guida il processo di scoperta e progettazione dei farmaci. L’applicazione di strumenti computazionali come GROMACS alla scoperta di farmaci aiuta i ricercatori a progettare e valutare nuovi farmaci in modo più efficiente, conservando le risorse.

Il team di ricerca e sviluppo di GROMACS dell’Università di Stoccolma e del KTH Royal Institute of Technology, diretto dal professore di biofisica Erik Lindahl, guida lo sviluppo del toolkit di dinamica molecolare GROMACS, una delle applicazioni HPC più utilizzate al mondo. La dinamica molecolare è tra le applicazioni HPC che richiedono più tempo, perché è un problema molto iterativo e incentrato sul calcolo. Poiché i calcoli vengono eseguiti miliardi di volte, ciò significa che sono coinvolte milioni di righe di codice.

Come funziona?

oneAPI, un modello di programmazione aperto ed unificato per CPU e acceleratori, supporta le architetture di più fornitori, il che ha aiutato Lindahl ed il suo team a espandere il supporto di GROMACS all’hardware eterogeneo. Ciò è dovuto al miglioramento della produttività grazie all’utilizzo di standard aperti per architetture e fornitori diversi. Sulla base di questi standard, la programmazione oneAPI semplifica lo sviluppo del software e fornisce prestazioni per il calcolo accelerato senza linguaggi di programmazione proprietari o vendor lock-in, consentendo al contempo l’integrazione del codice esistente, compreso OpenMP.

Nell’ambito del lavoro di ottimizzazione di oneAPI, il team di Lindahl ha eseguito il porting del codice CUDA di GROMACS, che funziona solo su hardware Nvidia, a SYCL utilizzando l’Intel® DPC++ Compatibility Tool (parte dell’Intel® oneAPI Base Toolkit), che in genere automatizza il 90-95% della migrazione del codice.1,2

Questo ha permesso al team di creare una nuova, singola base di codice portabile e pronta per le diverse architetture, semplificando notevolmente lo sviluppo e fornendo flessibilità per l’implementazione in ambienti multiarchitettura.

Il calcolo accelerato di GROMACS è stato reso possibile grazie alle ottimizzazioni effettuate con gli strumenti Intel oneAPI cross-architecture, come il compilatore oneAPI DPC++/C++, le librerie oneAPI e gli strumenti di analisi e cluster HPC. Gli strumenti oneAPI sono presenti in Intel® DevCloud, un ambiente gratuito per sviluppare e testare il codice su una varietà di architetture Intel (CPU, GPU, FPGA).

Leggi l’articolo completo: GROMACS 2022 Advances open source drug discovery with oneAPI

Fonte : Intel