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[提交于 2025年7月15日
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标题: 用于高性能分子动力学模拟中三体相互作用的多重时间步进方法
标题: The Multiple Time-Stepping Method for 3-Body Interactions in High Performance Molecular Dynamics Simulations
摘要: 理解分子系统的复杂行为对于物理学、材料科学和生物学等领域是基础性的。分子动力学(MD)模拟是研究原子级动态的重要工具。本工作专注于提高涉及二体和三体相互作用的MD模拟的效率。传统的二体势能通常无法完全捕捉分子系统的复杂性,因此包含三体相互作用非常重要。然而,这些相互作用属于三次复杂度类,与二体相互作用的二次复杂度相比,计算成本更高,即使应用了截断距离也是如此。提高效率的一种方法是使用r-RESPA多时间步算法来减少三体相互作用的计算次数。在本工作中,我们研究了这种方法,在并行化计算的高性能计算(HPC)方法背景下进行。特别是,我们研究了一种文献中提出的减少通信的分布式内存并行方法,并提出了一种新颖的共享内存并行截断方法,该方法在粒子模拟库AutoPas中实现。结果和方法得到了讨论,为MD模拟效率的潜在提升提供了见解。
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