Summer of HPC: Efektívna konštrukcia Fockovej matice v lokalizovanej Hartree-Fockovej metóde

PRACE – Partnerstvo pre pokročilé počítanie v Európe, organizuje prestížne letné stáže v rámci programu Summer of HPC, ktoré sú určené pre absolventov a postgraduálnych študentov. PRACE sa snaží o nábor študentov-nadšencov HPC, ktorí majú záujem o letné stáže v niektorom z európskych HPC centier, kde si môžu zlepšiť svoje zručnosti v rôznych oblastiach.

Riešenie modelu nezávislých častíc (DFT alebo Hartree-Fockova metóda) je jedným z kľúčových cieľov mnohých programov využívaných v kvantovej chémii. Hartree-Fockova metóda je iteračná metoda, ktorá pozostáva z dvoch časovo náročných krokov. Prvým je konštrukcia Fockovej matice z integrálov a matice hustoty. Druhým je diagonalizácia vytvorenej Fockovej matice.

Pred niekoľkými rokmi sme nahradili diagonalizačný krok násobením matíc. Nedávno sme implementovali riešenia Hartree-Fock rovníc v lokalizovaných orbitáloch, čo otvára cestu k programu použiteľnom aj pre veľmi veľké molekuly. Na začiatku procesu sú integrály transformované do lokalizovanej bázy molekulárnych orbitálov a sú používané počas celého behu programu. Matica integrálov by mala byť riedkou spôsobom jej konštrukcie. Matica hustoty je aktualizovaná v každom kroku iteratívnej procedúry a pre veľké systémy je tiež riedkou. Momentálne je konštrukcia Fockovej matice implementovaná len v sekvenčnom móde.

Študenti budú spolupracovať na implementácií a testovaní výkonu konštrukcie Fockovej matice, pričom búdu implementované a otestovane dva rôzne prístupy. Prvým je BLAS v kombinácií s OpenMP alebo MPI. Druhým je implementácia konštrukcie Fockovej matice pomocou násobenia riedkej matice. Oba algoritmy búdu implementované v lokálnej verzii programu kvantovej chémie DIRCCR12OS, ktorý je väčšinou programovaný v jazyku Fortran. Program obsahuje fungujúce prostredie MPI, takže študenti búdu používať niekoľko rutín, ktoré už sú implementované v kóde.

Prihlásiť sa môžu aj študenti posledných ročníkov bakalárskeho štúdia a študenti magisterského štúdia. Potrebné sú znalosti z kvantovej chémie alebo fyziky. Pokročilé znalosti Fortranu, základné znalosti MPI, knižníc BLAS a ďalších nástrojov HPC sú vítané. Vzhľadom na to, že bude organizované školenie k HPC, predchádzajúce skúsenosti v tejto oblasti sa nevyžadujú. Najdôležitejším kritériom pre potenciálnych uchádzačov je chuť vzdelávať sa v oblasti HPC.

Študenti búdu mať prístup k potrebným učebným materiálom, ako aj k miestnemu superpočítaču IBM P775 a výpočtovým x86 klastrom s infinibandom.

Letný program sa začína 1. júla a končí 30. augusta. Na konci stáže študenti predstavia svoje projekty a môžu získať cenu za najlepší projekt!

Prihlásiť sa môžete do 12. apríla 2021.

Podať žiadosť

Vzdelávacie materiály

Viac informácií o projekte