Параллельная обработка и визуализация для результатов моделирования методом молекулярной динамики

В этой работе авторами представляется библиотека "mmdlab" для интерпретируемого языка программирования Python. Эта библиотека позволяет осуществлять чтение, обработку и визуализацию результатов численных расчетов задач молекулярного моделирования. Учитывая большой объем данных, получаемый в результате проведения таких симуляций, существует необходимость в параллельной реализации алгоритмов для обработки таких объемов. Параллельная обработка должна выполняться как на многоядерных системах, таких как обычный современный компьютер, так и на суперкомпьютерных системах и кластерах, где происходило численное моделирование методом молекулярной динамики. В процессе разработки данной библиотеки была изучена эффективность языка Python для таких задач и были рассмотрены инструменты, позволяющие увеличить производительность программ на этом языке. Также были изучены возможности данного языка в отношении параллельных вычислений и инструменты, позволяющие использовать для вычислений системы кластерного типа. Кроме того, были исследованы проблемы загрузки и обработки данных, расположенных на множестве вычислительных узлов. Это было вызвано необходимостью обрабатывать данные, полученные с помощью параллельного алгоритма, который выполнялся на нескольких вычислительных узлах и сохранял результаты на каждом из них. В качестве инструмента для научной визуализации был выбран пакет с открытым исходным кодом "Mayavi2". Разработанная библиотека "mmdlab" была использована для анализа результатов МД моделирования взаимодействия газа с металлической пластиной. В результате применения данной библиотеки удалось в деталях наблюдать эффект адсорбции, который важен для многих практических приложений.