分子動力学シミュレーションのために設計された、完全で高速なソリューションパッケージ

製品概要

ACEMD Platformは、GPU上で動作する最初の生体分子用コードであり、分子動力学シミュレーションの実行と解析のために設計された、最先端の高速ソリューションパッケージです。

PLUMEDプラグインとOpenMMを統合しシミュレーションを実行するMDエンジンACEMD、低分子の力場パラメータ化ツールParameterize、分子系の作成・MD計算の準備・MDトラジェクトリ解析等を行うPythonパッケージHTMD、PyTorchを使用して分子動力学を実行するためのAPI TorchMDの4つのパッケージから構成されています。

開発元：英 Acellera Ltd.

主要な機能

ACEMDエンジン

ACEMDエンジンは、シミュレーション速度を最大化するようNVIDIA GPU専用に設計され、PLUMEDプラグインとOpenMMを統合した生体分子用の高性能分子動力学コード（メタダイナミックエンジン）です。シンプルで高速なACEMDは、NAMDと非常によく似たコマンドと入力ファイルを使用し、出力ファイルはNAMDやGromacsにおいても利用することができます。

GPUの計算能力を活用する最適化されたMDエンジンとして設計されているため、計算が非常に高速化されています。実装GPU数とモデルに依存しますが、数十から数百のプロセッサを使用した並列CPUと同等のシミュレーション性能を発揮します。ACEMDは、HTMDのPythonによる強力なスクリプティング機能と拡張インターフェイスを備えており、分子系の構築、MD計算の準備、計算結果の解析が可能です。また、一般的なCHARMMやAMBER等の力場フォーマットをそのまま使用でき、NVE/NVT/NPTアンサンブルのほか、Lagevin thermostatやMonte Carlo barostatをサポートしています。世界最大規模の分散コンピューティングプロジェクトの1つであり、数千のMDシミュレーションが毎日実行されているGPUGRID.netのエンジンとしても採用されています。

ACEMDは、タンパク質リガンド結合の研究、小規模な仮想スクリーニングの実行や大きなタンパク質の構造変化のサンプリングなどに活用され、創薬に最適なツールです。

 

HTMD

HTMDは、MD計算のための分子システムの構築、計算準備、シミュレーション、可視化、分析などが可能なオープンソースのPythonライブラリです。Python環境で利用でき、ユーザーは必要に応じた拡張を容易に行うことができます。 また、HTMDではたった数行で非常に複雑なプロトコルを実行することが可能です。1つのスクリプトで、PDBファイルの操作、構造構築、シミュレーションの実行と分析、マルコフ状態モデルの計算、運動速度、親和性や経路などの情報を用いて、全体的な計算実験を計画することができます。

HTMDを利用することで、PDBファイルからのMD入力ファイルの準備を30秒未満の短い時間で行うことができます。また、ACEMD、NAMD、GROMACS、AMBERと互換性を有しています。

 

Parameterize

Parameterizeは分子力場パラメータ化ツールです。現在は、HTMDパッケージに含まれており、量子力学、機械学習、ヒューリスティックベースのルールからパラメータ計算方法を選択することができます。一般的に使用されているAMBER力場やCHARMM力場には生体分子（タンパク質、ヌクレオチド、糖類、脂質など）のパラメータが含まれていますが、その他の生物学的に関連する分子（共因子、薬物など）のパラメータはありません。Parameterizeはこれら低分子の力場パラメータを簡単なステップで計算します。

GAFFとCGenFFは、経験則と事前に計算されたデータセットを用いて任意の有機分子のパラメータを導出することで、この問題に対処しています。しかし、これらのパラメータがすべての化学環境に適用できることは保証されていません。

Parameterizeは、QMエネルギーを予測するように訓練されたニューラルネットワークポテンシャル（NNP）に基づいたツールです。QMデータ（量子力学計算にもとづくESP電荷と回転可能な二面体角パラメータのリフィット）を使用することで、パラメータの品質を向上させ、MD計算におけるトランスフェラビリティ（移植性、適用性）の問題を根本的に解決します。

 

TorchMD

TorchMD は、PyTorch を使用して分子動力学を実行するための使いやすいAPIを提供します。研究者は、PyTorch のシンプルさとパワーを利用して力場の研究をより迅速に行うことができるとともに、ニューラル ネットワーク ポテンシャル(NNP)を分子動力学にシームレスに統合することができます。また、TorchMD によって、短いMD軌道からの力場パラメータ導出やNNPを使用した任意のタンパク質の粗視化モデル作成が可能であると確認されています。

 

技術情報

動作環境

OS: Linux (CentOS 7以上)

CPU: x86_64アーキテクチャ

GPU: NVIDIAカード (Maxwellアーキテクチャ以上)

Driver: NVIDIAドライバ (version 440.33以上)

ディスクスペース: 2 GB

 

リファレンス

理論や事例などの文献情報（開発元サイト; 英語）

ACELLERA’S PUBLICATIONS

 

インストール・使用方法、チュートリアルなどの技術文書（開発元サイト; 英語）

Acellera Software Documentation

 

技術サポートに関する注意事項

Acellera社製品（ ACEMD Platform 及び PlayMolecule ）の技術サポートは、開発元 Acellera Ltd. より直接提供されます。

 

ライセンス形態

ライセンス形態は、年間使用形態で使用GPU数や運用形態等でライセンス料が変わります。また，無償で利用可能なライセンスも提供されています。

• ACEMD3 Basic
  • 1つのGPU(デバイス0)だけで動作させることができ、無料で使用可
• ACEMD3 Pro
  • 所有する全てのGPUで実行可能
• HTMD Free
  • 機能制限版。非営利団体（non-profit entity）であれば無料で使用可
• HTMD Pro
  • 通常版

詳しくは、弊社営業部までお問合せください。

 

価格情報

ACEMD Platformの価格については、弊社営業までお問合せください。

 

商品名	価格
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) unlimited-GPU 1-year	お問い合わせください
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) unlimited-GPU 3-years	お問い合わせください
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) 100-GPU 1-year 教育用	お問い合わせください
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) unlimited-GPU 1-year 教育用	お問い合わせください
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) 100-GPU 3-years 教育用	お問い合わせください
ACEMD Platform (ACEMD3 + HTMD) unlimited-GPU 3-years 教育用	お問い合わせください