[发明专利]分子动力学力场参数拟合工作流控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种分子动力学力场参数拟合工作流控制系统及其控制方法，所述的工作流控制系统运行于本地主机，包括：中央控制模块，负责与用户交互、管理输入输出、实际执行工作流、按需调用另外两个模块；本机运算模块，负责调用所有在本机上运行的计算代码或软件，将其输入输出标准化与模块化，并嵌入到工作流中；集群任务模块，负责调用高性能计算集群来执行特定计算任务。本发明通过混合本地计算机资源和高性能计算集群资源，来实现复杂的分子力场拟合工作流多步计算任务的按需分配资源以及流程控制系统。此系统可以自动生成分步任务的输入，收集输出，并可以在任意中断点处继续运行任务，提高了进行分子力场拟合流程的效率。

技术领域

本发明属于分子动力学模拟技术领域，具体涉及一种分子动力学力场参数拟合工作流控制系统及其控制方法。

背景技术

在进行分子动力学模拟计算时，公开可用的分子力场参数可能会出现表现不佳、参数缺失等情况，这时需要用户针对进行需要计算的分子拟合定制化的力场参数。科学家通常需要手动执行分子碎片化、进行量子力学计算、拟合分子动力学力场、参数验证分析等步骤，才能最终得到需要的力场参数。现有方法存在以下缺点：

（1）在拟合力场参数的工作流中，不同步骤所用工具通常分布在不同的软件套件/生态环境中，同时其输入输出标准不统一，需要进行额外处理才能将各步骤串接在一起，同时其结果将会分散在不同的存储位置，不利于后续利用。

（2）当需要拟合的分子数量不断增加时，基于本地资源的计算工具将无法处理大规模的量子化学计算。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种分子动力学力场参数拟合工作流控制系统及其控制方法，通过混合本地计算机资源和高性能计算集群资源，来实现复杂的分子力场拟合工作流多步计算任务的按需分配资源以及流程控制系统。此系统可以自动生成分步任务的输入，收集输出，并可以在任意中断点处继续运行任务，提高了进行分子力场拟合流程的效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

分子动力学力场参数拟合工作流控制系统，所述的工作流控制系统运行于本地主机，主要包括以下模块：

中央控制模块，负责与用户交互、管理输入输出、实际执行工作流、按需调用另外两个模块；

本机运算模块，负责调用所有在本机上运行的计算代码或软件，将其输入输出标准化与模块化，并嵌入到工作流中；

集群任务模块，负责调用高性能计算集群来执行特定计算任务。

具体的：

所述的中央控制模块，具体的工作流程为：

（1）工作流模板

工作流控制系统内置一个或多个针对研究人员的实际需要定制的工作流模板，包括运算任务的分步子任务定义、每步的输入参数、需要收集并提交给下一步的输出；

（2）输入输出准备

根据工作流模板的定义，处理用户提供的最初输入以及中间输出，产生计算任务各分步的输入，包括集群任务的输入；

（3）结果获取

当分步计算任务结束时，获取相应输出，格式化后暂存在本地。

所述的本机运算模块，包括：

（1）标准化接口，用于执行计算代码；

（2）标准化沙盒，用于调用本机上运行的其它计算软件。

所述的集群任务模块，具体的工作流程为：

（1）任务提交

当中央控制模块调用执行集群计算步骤时，将准备好的输入批量提交到集群，并记录集群返回的任务索引；

（2）状态监控

每隔一段时间请求任务的最新状态，直到所有任务结束运行；

（3）结果收集

收集所有成功的任务结果以及失败的任务日志，返回给中央控制模块。