Принципы построения программного обеспечения моделирования молекулярной динамики биоструктур
Голик Дмитрий Никитич Аспирант
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Москва, Россия E–mail:
enzyme@nm.ru
В настоящее время быстро развиваются методы численного моделирования свойств биологических молекулярных систем методом молекулярной динамики. Ни одна из существующих программ не может включить всё необходимое при постановке численного эксперимента. В случае необходимости применить новые приемы моделирования надо или дополнять старую программу, или создавать новую. Изменение существующих программ затруднено в силу недокументированности и запутанности исходного кода. В связи с этим разрабатывается идея дополняемого программного обеспечения для расчёта и анализа результатов молекулярной динамики. Такое программное обеспечение должно удовлетворять следующим критериям:
1. Максимальное функциональное разбиение программы.
Программа должна состоять из минимального ядра, которое может быть запущено отдельно, и набора дополнительных функций, подключаемых к программе по мере надобности.
2. Если пользователь дополняет исходный текст такой программы, это дополнение также необходимо представлять в виде отдельного модуля, чтобы не усложнять программу для понимания. Программу можно будет дополнять в течение неограниченного времени в отличие от существующих программ.
3. Простота понимания алгоритма работы программы, достигаемая соблюдением пунктов 1 и 2 и детальной документацией исходного кода.
4. Возможность изменения исходного кода программы без перекомпиляции, а также введения команд на языке программирования непосредственно из командной строки.
Вышеописанная идея реализуется на языке программирования Форт (Forth).
Этот язык позволяет исполнять программу непосредственно из исходного текста или командной строки
без потерь в быстродействии.
Программы на Форте всегда состоят из большого числа маленьких функций, что облегчает понимание и
доработку исходного текста.
Разработанная программа позволяет оперировать молекулами в различных форматах файлов, производить расчёт методом молекулярной динамики с применением силового поля AMBER и
реализует концепцию управляемой молекулярной динамики. Имеется возможность вычисления любых
статистических функций во время расчёта. Возможна остановка расчёта по истечении времени или при достижении системой заданного состояния. Программа может быть дополнена методом Монте-Карло
или расчётом межатомных сил по другому алгоритму. Планируется создание многопроцессорного варианта программы и молекулярного редактора на её основе.
Рабата выполнена на кафедре биоинженерии (научный руководитель профессор К.В.Шайтан)
при финансовой поддержке РФФИ (04-04-49645) и Роснауки.