Введение
1 Особенности реализации численных методов оптимизации на графических процессорах для решения прикладных задач 13
1.1 Виды молекулярного докинга 13
1.2 Оптимизируемая функция. Оценка энергии конформации 17
1.3 Численные методы оптимизации
1.3.1 Генетический алгоритм в программе AutoDock 22
1.3.2 Итеративный локальный поиск в программе AutoDock Vina 23
1.3.3 Метод инкрементального наращивания в программе DOCK 24
1.3.4 Метод Монте-Карло в программе ROSETTALIGAND 25
1.3.5 Муравьиный алгоритм в программе PLANTS 26
1.3.6 Метод дифференциальной эволюции 27
1.3.7 Метод роя частиц
1.4 Требования к численным методам оптимизации для реализации с использованием графических процессоров 28
1.5 Выбор метода оптимизации для реализации на графических процессорах 32
1.6 Выводы по первой главе 35
2 Алгоритм реализации метода дифференциальной эволюции с использованием графических процессоров 36
2.1 Существующие подходы к реализации метода дифференциальной эволюции с использованием графических процессоров 36
2.2 Предлагаемая модель выполнения метода дифференциальной эволюции с использованием графических процессоров 43
2.3 Организация основных структур данных для выполнения метода дифференциальной эволюции 46
2.4 Обобщнная схема алгоритма реализации метода дифференциальной эволюции для одного вычислительного блока 48
2.5 Использование CUDA потоков для организации вычислений 49
2.6 Выводы по второй главе 51
3 Применение метода дифференциальной эволюции для выполнения молекулярного докинга с использованием графических процессоров 53
3.1 Применение сеточного подхода в молекулярном докинге 53
3.2 Существующие реализации сеточного подхода 54
3.3 Алгоритм расчта силовых полей межмолекулярного взаимодействия с помощью сеток на графических процессорах 56
3.4 Алгоритм выполнения молекулярного лиганд-белкового докинга с использованием графических процессоров 64
3.5 Особенности программной реализации лиганд-белкового докинга с использованием графических процессоров
3.5.1 Организация основных структур данных 69
3.5.2 Ограничения по используемым графическим процессорам 71
3.5.3 Использование массива графических процессоров 73
3.5.4 Управление вычислениями на одном графическом процессоре 74
3.5.5 Форматы файлов силового поля и обработка биомишени 76
3.5.6 Трхмерная трансформация лиганда на графическом процессоре 79
3.6 Выводы по третьей главе 83
4 Анализ эффективности разработанных алгоритмов и программ 85
4.1 Тестирование алгоритма реализации метода дифференциальной эволюции 85
4.2 Тестирование алгоритма вычисления сеток силовых полей 87
4.3 Тестирование алгоритма решения задачи молекулярного лиганд-белкового докинга 89
4.4 Выводы по четвртой главе 93
Заключение 94
Термины и определения 96
Список использованных источников
