Computing the solvent excluded volume by GPU-based ray casting

Date issued

2019

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

IADIS Press

Abstract

Solvent-excluded surface (SES) tvoří hypotetickou hranici oddělující atomy molekuly od okolního prostředí. Objem prostoru za touto nelineární hranicí je důležitá veličina ve výpočetní biochemii. Mezi různými přístupy pro výpočet tohoto objemu je jeden, který počítá odhad objemu pomocí numerické integrace a to tak, že vygeneruje několik rovnoběžných paprsků protínajících SES a sečte délky těch částí paprsků, které procházejí prostorem ohraničeným SES. Tento předchozí přístup byl navržen především pro CPU a otestován na trojúhelníkových sítích. V tomto článku je tato metoda adaptována pro GPU. Toto výpočetní prostředí nabízí vysokou úroveň paralelismu. Předchozí shadery (programy pro GPU), které byly navrženy především pro vizualizaci SES na GPU pomocí metody vrhání paprsku, byly upraveny tak, aby místo vizualizace prováděly sčítání příspěvků objemu podél každého paprsku. Problém ztráty přesnosti při výpočtu mezivýsledků je vyřešen převodem čísel z reprezentace v pohyblivé řádové čárce na velká celá čísla. Bezpečný přístup výpočetních vláken ke sdíleným proměnným je zajištěn atomickými operacemi. Na některých systémech nastával problém, pokud výpočet na GPU běžel příliš dlouho. Tento problém byl vyřešen použitím několika synchronizačních objektů (fence-sync). Díky všem těmto vylepšením bylo možné významně zvýšit rozlišení a rychlost původního řešení.

Description

Subject(s)

Objem, vrhání paprsku, GPU, solvent-excluded surface

Citation

MAŇÁK, M. Computing the solvent excluded volume by GPU-based ray casting. In IADIS International Conference on Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing 2018 (part of MCCSIS 2018). Madrid: IADIS Press, 2019. s. 299-306. ISBN 978-989-8533-79-1.
OPEN License Selector