GROMACS憑借英特爾oneAPI開放的編程和多架構工具進行加速，并在基于英特爾Xe 架構的GPU上運行，展現(xiàn)卓越性能。

英特爾致力于培育一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，包括為許多開源項目做出技術貢獻，這些項目都對現(xiàn)實世界產(chǎn)生了直接影響。GROMACS就是其中的一個例子，它是一個分子動力學軟件包，用于模擬設計新藥物的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸。最近發(fā)布的GROMACS 2022使用SYCL和oneAPI進行開發(fā)，在多種架構上運行展現(xiàn)出卓越的性能，包括基于英特爾Xe 架構的GPU。

“GROMACS是世界上使用最廣泛的開源分子動力學應用之一。原因很簡單，借助該應用進行的模擬，能幫助我們更好地了解小到體內(nèi)的蛋白質(zhì)，大到宇宙星系的分子動態(tài)。值得注意的是，我們與GROMACS的合作，即使用oneAPI進行開發(fā)和優(yōu)化，讓英特爾參與到藥物研發(fā)的重大進展中，并擴展了GROMACS跨多個計算架構的開放式開發(fā)。這一切都是在與我們非常珍視的開源社區(qū)合作時實現(xiàn)的。

——Roland Schulz

英特爾并行軟件工程師”

GROMACS的分子動力學模擬由oneAPI提供技術支持，與國際分布式計算項目Folding@home等項目一起，為確定針對乳腺癌、新型冠狀肺炎、2型糖尿病等疾病關鍵藥物的解決方案做出了貢獻。在現(xiàn)代藥物研發(fā)中，分子動力學模擬得到了廣泛而成功的應用。這些模擬為研究人員提供了所需的生物大分子結構信息，以了解結構與功能關系，用于指導藥物研發(fā)和設計過程。像GROMACS這樣的計算工具，在藥物研發(fā)方面的應用，有助于研究人員更有效地設計和評估新藥的同時，節(jié)省資源。

斯德哥爾摩大學和瑞典皇家理工學院的GROMACS研發(fā)團隊在生物物理學教授Erik Lindahl的帶領下，引領著GROMACS分子動力學工具包的開發(fā)，這是世界上使用最廣泛的高性能計算應用之一。分子動力學以計算為中心，并且頻繁迭代，這讓它成為最耗時的高性能計算應用之一。數(shù)十億次的計算會涉及數(shù)百萬行的代碼。

oneAPI作為一種開放、統(tǒng)一的編程模型，用于CPU和加速器，并支持多個廠商的計算機架構，這幫助Lindahl教授和他的團隊擴展了GROMACS對異構硬件的支持。這得益于使用跨架構、跨廠商的開放標準從而提高了生產(chǎn)力。基于這些標準，oneAPI編程簡化了軟件的開發(fā)流程，無需特定的編程語言或供應商，就能提供加速計算的性能，同時允許集成現(xiàn)有代碼，包括OpenMP。

作為oneAPI優(yōu)化工作的一部分，Lindahl的團隊通過使用英特爾 DPC++兼容性工具(英特爾 oneAPI基礎工具包的一部分)，將GROMACS中只能在Nvidia硬件上運行的CUDA代碼，遷移到SYCL，該工具通常能自動執(zhí)行90至95%的代碼遷移工作①②。這允許其團隊創(chuàng)建一個新的、獨立可遷移的跨架構代碼庫。這極大簡化了開發(fā)工作，并為多架構環(huán)境的部署提供靈活性。

“憑借GROMACS 2022對SYCL和oneAPI的全面支持，我們擴展了GROMACS，使其可以在新型硬件上運行。通過英特爾 DevCloud，我們已經(jīng)在當前基于英特爾Xe 架構的GPU，以及即將推出基于英特爾Xe 架構的GPU開發(fā)平臺Ponte Vecchio上，運行了生產(chǎn)模擬。這一階段取得的性能結果令人印象深刻，證明了英特爾軟硬件協(xié)同合作的力量。總而言之，這些優(yōu)化實現(xiàn)了硬件的多樣性，提供了高端性能，并推動了競爭和創(chuàng)新，讓我們能更快地開展科學研究，并降低下游產(chǎn)業(yè)的成本。

——Erik Lindahl

生物物理學教授”

通過使用英特爾oneAPI跨架構工具進行優(yōu)化，例如oneAPI DPC++/C++編譯器、oneAPI庫以及高性能計算分析和集群工具，GROMACS實現(xiàn)了加速計算，oneAPI工具可在英特爾 DevCloud中獲取。英特爾 DevCloud是一個免費環(huán)境，可以在各種英特爾架構如CPU，GPU，FPGA上，開發(fā)和測試代碼。

關于GROMACS

GROMACS是一個通用的軟件包，用于對具有數(shù)百萬個粒子的系統(tǒng)，進行基于牛頓運動方程式的分子動力學模擬。GROMACS主要用于生物化學分子，如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等，這些分子具有多種復雜的鍵合相互作用。由于GROMACS在計算典型的模擬應用，如計算非鍵合相互作用方面具有非常快的速度，因此許多科研人員將其用于非生物系統(tǒng)的研究，例如聚合物。

關于oneAPI

oneAPI提供一個開放、統(tǒng)一的跨架構編程模型，旨在簡化跨多架構的開發(fā)(如CPU、GPU、FPGA和其它加速器)。oneAPI讓開發(fā)者在一個開放、基于標準的編程環(huán)境中，打破基于單個廠商的封閉式編程模型的限制，為加速計算提供出色性能，并且允許代碼持續(xù)迭代。

關于英特爾與Folding@home的合作

GROMACS是Folding@home分布式計算項目的基石，旨在通過模擬蛋白質(zhì)的動力學，幫助科學家為各種疾病開發(fā)新的診療方法。進行這些具有挑戰(zhàn)性的分子動力學模擬，需要一種稱為強擴展的流程，在藥物研發(fā)過程中成功地模擬原子。英特爾能通過先進的軟件技術工具和代碼優(yōu)化支持GROMACS，進而支持Folding@home，幫助提供高效、高性能的異構編程。通過提供必要的計算能力，這最終將助力開發(fā)者和科學家完成強大的縮放。雖然該項目尚未采用GROMACS 2022，但已開始計劃轉換代碼，為即將推出的英特爾Xe 架構GPU做好跨架構的準備。

注意事項與免責聲明：

①該團隊把GROMACS的Nvidia CUDA代碼遷移到Data Parallel C++(DPC++)，后者是oneAPI的一個SYCL實施，旨在創(chuàng)建新的跨架構代碼。

②英特爾預估，截至2021年9月。基于對一套70個HPC基準測試和樣本的測量，例如Rodinia、SHOC、PENNANT等。測試結果可能有所差異。

性能因使用、配置和其它因素而異。如需了解更多信息，請前往www.intel.com/PerformanceIndex。測試結果可能有差異。

性能結果基于配置中顯示的日期進行測試，且可能并未反映所有公開可用的安全更新。

沒有任何產(chǎn)品或組件是絕對安全的。

實際成本與測試結果可能有所差異。

英特爾技術可能需要支持的硬件、軟件或服務激活

英特爾不控制或?qū)徲嫷谌焦镜臄?shù)據(jù)。您應該咨詢其他來源以評估其準確性。

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原文標題：英特爾oneAPI賦能GROMACS 2022，推動開源藥物的研發(fā)

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審核編輯：湯梓紅