量子化學計算(Gausssian)工作站硬體配置

2021-01-11 HPC工作站

量子化學計算如何選擇工作站硬體配置

量子化學計算

由於分子的類型、體系和模擬算法，以及各種應用和精度要求，都有不同的計算特點，對計算機硬體（CPU、內存、硬碟、GPU）配置要求有很大的差異 ，那麼如何選擇好伺服器/工作站的硬體配置，提高計算速度，縮短求解時間？主要看用量子化學計算軟體的算法，及做什麼求解，因為算法和精度決定了計算特點和求解規模，合理的硬體配置，大大發揮機器性能，縮短求解時間。

主要量子化學軟體：Gaussian，GAMESS，MOLPRO，NWChem

1.1 量子化學算法、精度與計算成本

1.2 原子體系規模、算法及硬體配置特點

1.3 以Gaussian為例，先看多核並行計算測試（1）基於Gaussian 09版本

這個測試分別用4核、8核、16核、32核、64核進行求解，從計算結果看，多核並行加速比很理想（2）基於Gaussian 16版本多核並行計算測試

這個測試分別對8核、16核、32核、44核進行求解，從計算結果看，多核並行加速比到32核很理想，44核已經對求解沒有多大提升了數據來源： http://www.hpc.co.jp/benchmark20150706.html

1.4 量子化學計算硬體配置特點（1）不同算法的並行計算的核數加速比有所差異，不完全是線性的（2）最新CPU架構和提升頻率，對縮短求解時間非常顯著（3）精度高求解計算量大，對CPU頻率和核數、內存容量、硬碟io要求均有很高要求

數據來源：http://www.hpc.co.jp/chem/c_select_hardware.html

（4）核數與內存比例為 1:4最為理想

（5）支持Tesla K40或K80 的GPU計算，顯存需12GB以上，但算法有局限性，同時性價比不好

（6）組成集群的計算節點配置最好採用4核~10核超高頻，效率最高

（二）基於量子化學計算，UltraLAB完美硬體配置推薦2.1 UltraLAB圖形工作站機型介紹UltraLAB是西安坤隆計算機科技有限公司推出的定製圖形工作站品牌，經過多年發展，該產品擁有傲視群雄的三大領先優勢：先進計算硬體架構、完整齊全行業應用定製方案、專業硬體系統優化技術，大幅超越同類的「圖形工作站」產品。以下是基於量子化學計算應用最快硬體架構產品系列：

硬體配置參考

備註：以上價格僅供參考

2.2 硬體配置參考

上述配置其顯著特點

（1）全部採用最新intel硬體架構（2）提供不用規模的高效完美硬體配置，滿足不同算法和精度計算需求（3）每個配置架構，CPU頻率達到極致，提升性能關鍵指標（4）足夠多核數，並行存儲高io，滿足高精度計算，均衡無死角（5）整機全部提供系統優化，大幅提升計算速度（6）支持GPU計算擴展

相關焦點

  • Material Studio材料計算的工作站配置方案
    ，靈活方便的配置架構，使應用軟體在任何一臺支持基於Windows、Linux等主流作業系統的伺服器或工作站上最高效率的進行運算，從而最大限度的發揮工作站硬體性能和網絡資源。  小規模計算工作站配置方案定位：原子數不超過100個求解規模推薦：4核Xeon 3470（2.93G）/16GB/Quadro600/1TB SATA
  • Gaussian 為您打造量子化學計算的「超級大腦」
    來源：深圳超算自1946年第一臺電子計算機ENIAC現世以來，高性能計算機已經經歷了三次大的發展階段，分別以電子器件、系統結構和計算模式的重大變革作為階段發展的標誌。而說到高性能計算的時候，我們第一反應能夠想到的，往往是類似於深圳超算中心配置的超級計算機，卻總是會忽略在上面跑的軟體。
  • 結構、流體、多物理場、電磁仿真計算完美硬體配置推薦
    UltraLAB 工程仿真計算工作站配置推薦3.1 UltraLAB工作站機型介紹3.2建模與求解專業硬體配置參考3.3 UltraLAB工作站建模、求解計算硬體配置推薦（一）有限元分析介紹有限元分析（FEA）藉助高性能計算機工具，用「數值近似」和「離散化」方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬，如求解結構、熱傳導、電磁場、
  • 大型Solidworks裝配設計與仿真工作站配置推薦
    大型Solidworks裝配設計與仿真工作站配置推薦 主要內容（一）三維設計與仿真計算卡頓、計算慢問題分析（二） UltraLAB圖形工作站件硬體配置2.1 大型三維建模工作站配置推薦2.2 大型裝配設計、仿真模擬工作站配置推薦（一）三維設計與仿真計算的卡頓、計算慢問題分析 Solidworks
  • 合肥本源量子科技獲批省級院士工作站
    9月2日，哈工大機器人集團旗下投資的本源量子又傳來一大喜訊。安徽省科學技術廳發布的《關於同意安徽皖儀科技股份有限公司等14家安徽省院士工作站備案的通知》，此次合肥本源量子計算科技有限公司獲批2019年省級院士工作站。
  • 量子計算如何實現化學突破
    為了克服方程的量子性質，費曼提出了量子計算機，該計算機根據量子物理定律進行計算，這是最終的答案。不幸的是，對單個量子物體的這種精確操縱在技術上遠非可行。在過去的35年中，人們一直在開玩笑說，量子計算總是距離十年。
  • 量子計算在化學應用領域取得突破
    量子計算有望解決現有經典計算方法無法解決的計算問題。現在人們普遍認為，量子計算機將大大推進的第一個學科是量子化學。現在不僅存在量子計算機，數以百萬計的程序通過雲計算執行，可用的應用程式也開始出現。量子計算機的功率可以通過量子位或量子的數量粗略估計：每個量子位可以同時表示1和0狀態。量子計算有許多有前景的硬體方法，包括超導，離子阱和拓撲。每種方法都有優點和缺點，但超導性在可擴展性方面處於領先地位。谷歌，IBM和英特爾都使用這種方法來製造49到72個量子比特的量子處理器，量子位質量也有所提升。
  • 如何讓 Gaussian 計算飛起來?
    「量化窮三代，計算毀一生」？量化計算的硬體配置什麼最重要？不花冤枉錢，3萬元內性價比最高的硬體推薦！學校的計算節點永遠要排隊？研究所的數據中心算力不足？量化計算無伺服器解決方案，零投入，三分鐘讓你的 Gaussian 計算飛起來！
  • 從硬體提升到算法迭代,正在發生的量子計算革命
    這些計算機可以很好地用來測試硬體配置，甚至運行算法，但正如 時代周刊所指出的那樣：它們貴得逆天（ungodly），而且只是研究者設想的最基本的版本。只有當數百個、數千個量子位可以共存時，量子系統才能實現其真正的潛力。現在大家都在競相實現世界上第一臺大尺度通用量子計算機。這方面有兩個強大的但不同的競爭者，目前還不清楚其中哪種想法會首先成為現實。
  • 量子計算機的架構,硬體,軟體等都有成果!量子計算時代快了
    研究人員開發了新軟體來編譯從量子計算機應用程式到硬體原型，在容易出錯的早期量子計算機硬體上。與行業編譯器相比，該編譯器在程序正確率方面提高了28倍，該研究強調了精心設計指令集、豐富的連接拓撲以及協同設計應用程式和硬體重要性，以實現初生量子計算機系統的最佳性能。
  • 量子計算時代快了！量子計算機的架構，硬體，軟體等都有成果！
    研究人員開發了新軟體來編譯從量子計算機應用程式到硬體原型，在容易出錯的早期量子計算機硬體上。與行業編譯器相比，該編譯器在程序正確率方面提高了28倍，該研究強調了精心設計指令集、豐富的連接拓撲以及協同設計應用程式和硬體重要性，以實現初生量子計算機系統的最佳性能。不同的量子計算技術量子計算是一種全新的計算範式，在藥物設計、肥料設計、人工智慧和安全信息處理等領域有著廣闊的應用前景。
  • 走進前沿顛覆性技術之量子計算
    ，書中詳細介紹了量子計算的背景知識、基礎概念、實現的硬體基礎和一些重要量子算法的編程。全書共5章，主要內容包括：背景知識、量子計算基礎、量子計算機硬體基礎、量子算法與編程、量子計算前沿話題，書末附有量子計算數學基礎、量子編程工具的安裝與配置、量子化學工具的安裝與使用。 這本書可以說是量子計算入門者目前最好的中文版的書籍了。郭國平教授師從郭光燦院士。
  • 量子電路計算與超導計算,又稱量子退火或量子退相干
    量子計算之前在各個領域的表現如何?中國科學院計算所技術研究員尤以離子阱量子計算機突出，中國科學院院士施堯耘將量子計算定義為：「具有超導電性和比原子結構稍弱的可量子加密學屬性，可量子解碼比特數量可能超過十億個的非接觸量子計算機。
  • 前沿顛覆性技術：量子計算
    《量子計算與編程入門》對於量子計算的背景知識、量子計算基礎、量子計算機硬體基礎、量子算法與編程、量子計算前沿話題等都進行了清晰介紹。圖 薛丁格的貓實驗第3章量子計算機硬體基礎，主要解析本源量子基於量子計算研發的各種硬體產品。
  • 量子計算發展歷程_量子計算與量子信息 計算部分 - CSDN
    與IBM不同：微軟為了彌補缺乏自研量子計算硬體的劣勢，聯盟包含數家量子硬體公司如IonQ、QCI、霍尼韋爾、以及自投的PsiQuantum。（3）分子模擬——華為：2019年9月發布量子化學應用雲服務HiQ 2.0模擬器，作為國內首個一站式量子化學應用雲服務，已成功模擬乙烯（C2H4）、氨氣（NH3）、甲矽烷（SiH4）等分子基態能量。
  • 科學家創下量子化學計算記錄
    量子化學（quantum chemistry）是是應用量子力學的規律和方法來研究化學問題的一門學科。將量子理論應用於原子體系還是分子體系是區分量子物理學與量子化學的標準之一。量子化學現已成為化學家們廣泛應用的一種理論方法。
  • Google量子計算首次模擬化學反應 可用於開發新化學物質
    皮查伊認為，其實量子計算真正令人興奮的地方在於，根據已有的物理理論，我們所處的宇宙在最根本的層面上遵循量子法則，因此早期的量子計算應用能幫助我們更好地了解宇宙的工作方式，並在後來逐漸實現能按量子物理對分子和分子間作用進行精確模擬，在醫學和碳排放治理等涉及化學的重要研究領域發揮作用。10個月後，Google用量子計算機首次模擬了化學反應，也算對皮查伊當初那番展望的初步落地。
  • 量子計算總是混合的,這需要不斷協調
    量子硬體和軟體繼續發展因為量子硬體和軟體都在不斷發展，量子堆棧的架構及其組件的編排必須允許一定程度的"交換能力"。也就是說，量子體系結構要有一定程度的靈活性，使組織能夠在不受任何一種解決方案束縛的情況下，嘗試新技術和新的協調方式。在量子相關技術的設計中，對互操作性的強調預示著對適應性的持續需求。
  • 都說量子計算下密碼都是渣,所以清華突破後量子密碼硬體加速技術
    隨著近幾年來量子技術的研究以肉眼可見的速度在發展，我們很多人開始對於量子計算、量子計算機有了初步的了解。量子計算的強大，我們都是時有耳聞。即便我們都沒遇到過量子計算的演示，但一人客覺得我們從科普和技術資訊和嚴肅書籍文章上也能見微知著，明白它的極強算力，在我們目前傳統計算機領域，面對世界頂級最快的計算機量子計算都是王者一般的存在。可以這麼說，現有的一切傳統計算機在量子計算機（由當前理論研究推演）面前都是小弟，一切密碼——哪怕你再複雜位數再長——在量子計算下都會被秒成渣。
  • 機器學習加快了量子化學計算的速度
    量子化學是對量子性質的化學性質和過程的研究，它為現代化學的研究和發現開闢了許多途徑。化學家無需操縱燒杯或試管，就可以通過研究給定原子或分子的電子結構，電子如何在軌道上排列以及它們如何與電子相互作用，來預測給定原子或分子的性質以及它將如何發生化學反應。其他化合物或原子的那些。