英特尔oneAPI赋能GROMACS2022，推动开源药物的研发

GROMACS通过英特尔oneAPI的开放编程和多架构工具加速，运行在基于英特尔Xe架构的GPU上，表现出色。

英特尔致力于培育一个开放的生态系统，包括为许多开源项目做出技术贡献，所有这些都对现实世界产生直接影响。GROMACS就是一个例子，这是一个分子动力学软件包，用于模拟新药的蛋白质、脂质和核酸的设计。最近发布的GROMACS 2022使用SYCL和oneAPI开发，运行在多种架构上，表现出优异的性能，包括基于英特尔Xe架构的GPU。

英特尔并行软件工程师罗兰·舒尔茨(Roland Schulz)说:ldquoGROMACS是世界上使用最广泛的开源分子动力学应用程序之一。原因很简单。借助该应用的模拟可以帮助我们更好地理解从体内的蛋白质到宇宙中的星系的分子动力学。值得注意的是，我们与GROMACS的合作，即使用oneAPI进行开发和优化，使英特尔参与了药物研发的重大进展，并扩展了GROMACS跨多个计算架构的开放开发。所有这些都是通过与我们高度重视的开源社区合作实现的。rdquo

GROMACS的分子动力学模拟得到了oneAPI的支持，并与国际分布式计算项目Foldinghome等项目一起，为确定乳腺癌、新型冠状动脉肺炎和二型糖尿病等疾病的关键药物的解决方案做出了贡献。在现代药物研发中，分子动力学模拟得到了广泛而成功的应用。这些模拟为研究人员提供了所需的生物大分子结构信息，以了解结构与功能的关系，可用于指导药物研发和设计的过程。像GROMACS这样的计算工具在药物研发中的应用有助于研究人员更有效地设计和评估新药，同时节省资源。

斯德哥尔摩大学和瑞典皇家理工学院的GROMACS RD团队在生物物理学教授Erik Lindahl的领导下，领导了GROMACS分子动力学工具包的开发，这是世界上使用最广泛的高性能计算应用程序之一。分子动力学是以计算为中心和迭代的，这使它成为最耗时的高性能计算应用程序之一。数十亿次计算将涉及数百万行代码。

OneAPI作为一种开放统一的编程模型，用于CPU和加速器，支持多个厂商的计算机架构，这有助于Lindahl教授和他的团队扩展GROMACS对异构硬件的支持。这是因为使用了跨架构、跨供应商的开放标准，从而提高了生产率。基于这些标准，oneAPI编程简化了软件的开发过程，在没有特定编程语言或供应商的情况下提供了加速计算的性能，同时允许集成现有代码，包括OpenMP。

作为oneAPI优化的一部分，Lindahl的团队使用了英特尔regdp++兼容工具，将只能在Nvidia硬件上运行的GROMACS中的CUDA代码迁移到SYCL。该工具通常可以自动执行90-95%的代码迁移工作1，2。这允许它的团队创建一个新的、独立的和可移植的跨架构代码库。这大大简化了开发工作，并为多架构环境的部署提供了灵活性。

林达尔说:ldquo在GROMACS 2022中对SYCL和oneAPI的全面支持下，我们对GROMACS进行了扩展，使其可以在新的硬件上运行。使用英特尔regDevCloud，我们已经在目前基于英特尔Xe架构的GPU和即将推出的基于英特尔Xe架构的GPU开发平台Ponte Vecchio上运行了生产模拟。这一阶段取得的性能成果令人印象深刻，证明了英特尔硬件和软件合作的力量。总而言之，这些优化实现了硬件的多样性，提供了高端性能，促进了竞争和创新，让我们可以更快地开展科研，降低下游产业的成本。rdquo

通过使用英特尔oneAPI跨架构工具进行优化，如oneAPI DPC++/C++编译器、oneAPI库、高性能计算分析和集群工具等，GROMACS实现了加速计算，oneAPI工具可在英特尔reg把它放进戴夫。英特尔reg云是一个免费的环境，可以在CPU、GPU、FPGA等各种Intel架构上开发和测试代码。

关于GROMACS:GROMACS是一个通用软件包，基于牛顿运动方程，用于百万粒子系统的分子动力学模拟。GROMACS主要用于生物化学分子，如蛋白质、脂质和核酸，它们具有各种复杂的键合相互作用。由于GROMACS在计算典型的模拟应用(如非成键相互作用)时具有非常快的速度，因此许多研究人员将其用于非生物系统的研究，如聚合物。

关于oneAPI:oneAPI提供了一个开放统一的跨架构编程模型，旨在简化跨多个架构的开发。OneAPI允许开发者在开放的、基于标准的编程环境中，打破基于单一厂商的封闭编程模型的限制，为加速计算提供卓越的性能，并允许代码不断迭代。

关于英特尔与Foldinghome的合作:GROMACS是Foldinghome分布式计算项目的基石，旨在通过模拟蛋白质的动力学，帮助科学家开发针对各种疾病的新型诊断和治疗方法。这些具有挑战性的分子动力学模拟需要一个称为强膨胀的过程，才能成功模拟药物开发过程中的原子。英特尔可以通过先进的软件技术工具和代码优化来支持GROMACS，然后支持Foldinghome，帮助提供高效高性能的异构编程。通过提供必要的计算能力，这将最终帮助开发人员和科学家完成强大的缩放。虽然这个项目没有采用GROMACS 2022，但是已经开始计划代码转换，为即将到来的Intel Xe架构GPU做准备。