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計算科学研究センターの共同利用申請の記入例(一部)

計算科学研究センターの共同利用申請の記入例(一部)です。参考にしてご記入ください。
 

[30,000点を超えて希望する理由]

各研究項目で見積もられる点数について述べる。
(1)XXXの加水分解反応の解析
XXXと水を含めた系全体の大きさは150,000原子程度であり、このXXX結合状態およびXXX解離後の構造に関して構造揺らぎを調べるためには、数百ns オーダーの分子動力学シミュレーションが必要である。次に、XXXがどう反応に関与するかを調べるために、XXXの位置および配向に関する自由エネルギー計算をXXX法やXXX法を用いる。また、XXX解離後、XXXしていくかを調べるためにも、XXX法などを適用する。これらの情報をもとに、反応の素過程を量子化学計算によって明らかにする。さらに、XXX変異体についても分子動力学シミュレーションを行い、変異が構造揺らぎや機能にどう影響するかを調べる。これらの計算を行うために、本研究項目では合計 4,000,000点を使用する予定である。
(2)XXXダイナミクスとXXX動的過程の解析
XXXと水を含めた系の大きさは25,000原子程度である。この系にAMBERとGPUを用いることで、一日数10 ns程度の分子動力学シミュレーションが可能と見込んでいる。Umbrella samplingでタンパク質の構造変化を十分にサンプリングするためには、各二面角に対して100 ns程度ずつの計算が必要であり、またこの計算をXXXされている状態およびされていない状態の両方に関して行う。また、XXXには一本一本は数ns程度と短いものの、数千オーダーのトラジェクトリが必要となる。そのため、本研究項目では合計2,000,000点を使用する予定である。
(3)XXXにおけるXXXダイナミクスの分子論的機構解明
XXXダイナミクスの解析では、実施計画で書いたような独自の手法を開発することで計算コストを大幅に削減するとはいえ、XXXのような巨大分子(約80原子)の励起状態を高精度な量子化学計算で計算するためには1回のエネルギー計算でも約40 Core hourとかなりの計算量を必要とする。本研究で開発する手法を用いてXXX相互作用を計算するためには、個々のXXX励起状態のヘシアン(エネルギーの2回微分)を計算する必要がある。ヘシアン計算はエネルギー計算よりも遥かに高い計算コストを必要とし、また開発する手法の誤差の確認のためにも 最低でも数千回単位でのXXXならびにXXXの評価が必要となる。そのため、本研究項目では合計4,000,000点を使用する予定である。
(4)XXXにおけるXXXダイナミクスの分子論的機構解明
XXXのXXXダイナミクスの解析では、XXXのXXX解析と同様に、XXX錯体(45原子以上)の励起状態のヘシアンが必要であり、またポテンシャル関数の誤算のチェックのためにかなりの計算量を必要とする。さらに、XXX振動の解析には、膨大なサンプリング計算も必要となる。そのため、本研究項目では合計1,000,000点を使用する予定である。
(5)XXXにおけるXXX過程の理論的解明
XXX過程の解析では、コストパフォーマンスに優れたGPUを用いて分子動力学シミュレーションを行う。しかし、形成過程の解析では、初期条件を変えた分子動力学シミュレーションを大量に行う必要がある。そのため、本研究項目では合計1,000,000点を使用する予定である。
 

[長期保存ファイルを標準値を超えて希望する理由]

各研究項目で必要となる保存容量の見積もりは以下の通りとなる。
(1)XXXは六量体で存在するため系が大きく、さらに変異体やXXXの状態などに応じて、複数の系を扱う。これらのXXXの解析を行うためには、100nsオーダーのトラジェクトリを複数保存しておく必要がある。これらを保存するため、save領域を約2 TB使用する。
(2)XXX過程を詳しく調べるためには、1 ps程度の細かい時間ステップで構造変化を調べる必要があり、さらにこのようなトラジェクトリを多数集めて解析を行う必要がある。このトラジェクトリは様々なアプローチによって解析する予定であり、当分の間保存しておく必要があるため、save領域を約1 TB使用する。
(3)XXXのXXXダイナミクスの解析では、XXXタンパクに含まれるXXXのうち1つが励起した状態に対して、それぞれ約20万原子の系の分子動力学シミュレーションの20万ステップのトラジェクトリ(約250 GB)が必要となる。このトラジェクトリはその後の様々な解析で用いるため、当分の間保存する必要があり、save領域を約4 TB使用する。
(4)XXXのXXXダイナミクスの解析では、XXX錯体と溶媒の約5000原子の系に対して、分子動力学シミュレーションの2万ステップのトラジェクトリ(約2 GB)が5000本必要となる。このトラジェクトリはその後の様々な解析で用いるため、当分の間保存する必要があり、save領域を約1 TB使用する。
(5)XXX過程の解析では、約20万原子の系の分子動力学シミュレーションを行い、XXX (約2000原子)の座標を1 psおきに10 nsのトラジェクトリ単位(約200 MB)で保存する。このトラジェクトリはその後の様々な解析で用いるため当分の間保存する必要があり、またXXX過程には長時間(マイクロ秒のオーダー)のトラジェクトリが必要と予想される。そのため、save領域を約1 TB使用する。