Hücre yapısının çok hücreli olay temelli molekül dinamiği simülasyonlarındaki etkisi

Abstract

Olay temelli molekül dinamiği simülasyonları, çok parçacıklı sistemlerdeki olayları ardışık olarak ele alarak, sistemin davranışları üzerinde çalışmayı sağlayan bir tekniktir. Bir molekül dinamiği simülasyonunda, gerçekleşecek bir sonraki olay her bir molekül ile diğer bütün moleküller arası muhtemel çarpışmalar hesaplanarak bulunabilir. Ancak, birbirinden uzak iki molekülün çarpışma ihtimali oldukça düşüktür. Çok hücreli yaklaşımda, bir sonraki olayın bulunması için sadece belirli bir alan içindeki moleküllerin incelenmesi yeterlidir. Bu yaklaşımda simülasyon alanı ızgara şeklinde hücrelere bölünmektedir. Bir molekül için kendi içinde bulunduğu hücre ve bu hücrenin komşu hücrelerindeki moleküller incelenerek molekülün karışacağı bir sonraki olay hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada, yeni hücre yapıları ve dizilimleri kullanılarak, hücrelerin komşu hücre sayısını azaltılmıştır. Böylece, çarpışma kontrolü için bakılan hesaplama alanının daraltılması ve çalışma süresinin kısaltılması sağlanmıştır. Yapılan deneyler sonunda, klasik olay temelli molekül dinamiği simülasyonlarına oranla yaklaşık %35-40 performans artışı elde edilmiştir.

Event driven molecular dynamics simulation is an important technique that enables the study on a multi particle system by handling the events sequentially. In a molecular dynamics simulation, at any time, the next collision event that will eventuate can be found by evaluating all possible intermolecular collisions. However, it is so improbable that two molecules that are far away from each other collide. By using multicell approach, to find the next event, it is enough to check the molecules that reside in a defined area.In this approach, the simulation area is divided into cells in a grid manner. So that, a molecules next collision event can be found by looking at the molecules in its owner cell and the molecules at the neighbor cells of the owner cell. In this study, a new cell alignment is proposed to decrease the neighbor count of a cell. Therefore, the search area for a collision event and the simulation time is decreased. At the end of the experiments, when compared with the classical event based molecular dynamics simulation, almost 35-40 % performance gain is obtained.