特開 2024-170056 分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170056

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   G16Z 99/00 20190101AFI20241129BHJP

   G16C 10/00 20190101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

G16Z99/00

G16C10/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087006

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長坂 侑亮

【テーマコード（参考）】

5L049

【Ｆターム（参考）】

5L049AA20

(57)【要約】

【課題】ＭＤシミュレーションにかかる計算時間を削減する。
【解決手段】実施形態の分子動力学シミュレーション割り当てプログラムは、推定する処理と、決定する処理とをコンピュータに実行させる。推定する処理は、所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の所定分子に含まれる原子の数と、演算装置の利用率とに基づいて、演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて利用率を最大とする第１の原子の数を推定する。決定する処理は、分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された第１の原子の数を超えないように、複数の対象分子の中から演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【請求項2】

前記推定する処理は、前記複数の対象分子に含まれる１分子を前記所定分子として分子動力学シミュレーションを前記演算装置で実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【請求項3】

前記決定する処理は、推定された前記第１の原子の数から前記原子の総数を減算して前記演算装置における計算資源の空き容量に対応する第３の原子の数を求め、求めた前記第３の原子の数を超えない分子を前記第２の分子として前記複数の対象分子の中から二分探索する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【請求項4】

所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする分子動力学シミュレーション割り当て方法。

【請求項5】

所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理を実行する制御部を含むことを特徴とする情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、分子動力学（Molecular Dynamics）シミュレーション（以下、ＭＤシミュレーション）を用いて分子化合物に含まれる原子や分子の動きなどの状態遷移を求めることが、創薬等の分野において重要なこととなっている。

【0003】

ＭＤシミュレーションでは、対象とする分子化合物（以下、分子）に含まれる各原子に働く原子間力の計算や、運動方程式にしたがった原子及び分子の座標更新を時間発展で繰り返すことで、対象分子における原子や分子の動きをシミュレートする。

【0004】

創薬等では、薬の候補となる分子をある程度絞り込んだ上でそれぞれの候補分子に対して上記のＭＤシミュレーションを行う。しかしながら、絞り込んだとしても候補分子の数が１万程度あることから、全ての候補分子に対するＭＤシミュレーションは、膨大な計算時間を要する。

【0005】

このような計算時間を短縮させる従来技術としては、複数のタスクを実行させる場合に、それぞれのタスクをＣＰＵ（Central Processing Unit）コアに割り当てるタスク割り当てを行うものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－２７７１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の従来技術は、ＭＤシミュレーションを対象としたタスク割り当てではない。このため、上記の従来技術では、ＭＤシミュレーションが効率的に行われるようにＭＤシミュレーションを割り当てることは困難であり、計算時間を削減できない場合があるという問題がある。

【0008】

図８は、ＭＤシミュレーションの従来のケースを説明する説明図である。図８のケースＣ１に示すように、演算装置Ｐ１０において単一のＭＤシミュレーションを行う場合は、対象分子ＡのＭＤシミュレーションが行われている間、対象分子Ｂは順番待ちとなる。また、対象分子Ａに含まれる原子数が少なく、ＭＤシミュレーションに要する計算資源が少なくてよい場合は、対象分子ＡのＭＤシミュレーションが行われている間の演算装置Ｐ１０の実行効率が低くなる。

【0009】

また、図８のケースＣ２に示すように、演算装置Ｐ１０において対象分子Ａ、Ｂの複数のＭＤシミュレーションを行う場合、ＭＤシミュレーションにかかる総原子数が多大なものとなることがある。このような場合、複数のＭＤシミュレーションに要する計算資源が演算装置Ｐ１０の計算資源を超えてしまい、スワップなどによって演算装置Ｐ１０の実行効率が低くなることがある。

【0010】

１つの側面では、ＭＤシミュレーションにかかる計算時間を削減することができる分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

１実施形態では、分子動力学シミュレーション割り当てプログラムは、推定する処理と、決定する処理とをコンピュータに実行させる。推定する処理は、所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の所定分子に含まれる原子の数と、演算装置の利用率とに基づいて、演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて利用率を最大とする第１の原子の数を推定する。決定する処理は、分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された第１の原子の数を超えないように、複数の対象分子の中から演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する。

【発明の効果】

【0012】

１実施態様によれば、ＭＤシミュレーションにかかる計算時間を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態にかかるＭＤシミュレーションの概要を説明する説明図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる情報処理装置の機能構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、シミュレーションリストのソートを説明する説明図である。

【図4】図４は、実施形態にかかる情報処理装置におけるプレ実行の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、上限原子数の計算の一例を説明する説明図である。

【図6】図６は、実施形態にかかる情報処理装置の動作例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、コンピュータ構成の一例を説明する説明図である。

【図8】図８は、ＭＤシミュレーションの従来のケースを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、実施形態にかかる分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置を説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する分子動力学シミュレーション割り当てプログラム、分子動力学シミュレーション割り当て方法および情報処理装置は、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

【0015】

図１は、実施形態にかかるＭＤシミュレーションの概要を説明する説明図である。図１に示すように、演算装置Ｐ１は、ＭＤシミュレーションの対象とする複数の対象分子を示すシミュレーションリスト４１の中から割り当てられた分子のＭＤシミュレーションを行う。

【0016】

ＭＤシミュレーションを実行する演算装置Ｐ１としては、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などを適用できる。また、演算装置Ｐ１は、１または複数のＣＰＵおよびＧＰＵの組み合わせなどであってもよい。

【0017】

シミュレーションリスト４１には、ＭＤシミュレーションの対象分子それぞれに関する情報が含まれる。具体的には、シミュレーションリスト４１には、対象分子を識別する識別情報（ＩＤ）とともに、対象分子に含まれる原子の数（＃ａｔｏｍｓ）の他、ＭＤシミュレーションを行うための分子構造などを示す情報が含まれる。

【0018】

実施形態にかかる情報処理装置は、シミュレーションリスト４１の中から演算装置Ｐ１でＭＤシミュレーションを行う１または複数の分子を決定し、決定した１または複数の分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に対して割り当てる。

【0019】

具体的には、実施形態にかかる情報処理装置は、所定分子（例えば検証用のサンプル分子やシミュレーションリスト４１に含まれる１分子）のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１で実行させる。実施形態にかかる情報処理装置は、所定分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１で実行した際の所定分子に含まれる原子の数と、演算装置Ｐ１の利用率とに基づいて、演算装置Ｐ１でのＭＤシミュレーションにおいて演算装置Ｐ１の利用率を最大とする原子の数（以下、上限原子数とよぶ）を推定する。

【0020】

ＭＤシミュレーションを実行中の演算装置Ｐ１の利用率（例えば演算装置Ｐ１がＧＰＵの場合はＧＰＵ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）は、ＭＤシミュレーションの分子に含まれる原子数（Ｎ）に比例して増加するものと想定される。なお、カットオフ内のペア数は概ねＯ（Ｎ）であり、すなわち演算装置Ｐ１での処理の並列数がＯ（Ｎ）程度であるものとする。

【0021】

したがって、実施形態にかかる情報処理装置は、所定分子のＭＤシミュレーションにおける演算装置Ｐ１の利用率から、上記の比例関係をもとに、演算装置Ｐ１の利用率を最大とする上限原子数を推定できる。図示例では、実施形態にかかる情報処理装置は、上限原子数を６０,０００と推定している。

【0022】

ついで、実施形態にかかる情報処理装置は、シミュレーションリスト４１の対象分子それぞれに含まれる原子の数（＃ａｔｏｍｓ）に基づいて、演算装置Ｐ１がＭＤシミュレーションを実行中の１または複数の分子に含まれる原子の総数が上限原子数を超えないように、シミュレーションリスト４１の中からＭＤシミュレーションを行う１または複数の分子を決定する。

【0023】

例えば、実施形態にかかる情報処理装置は、シミュレーションリスト４１の中から原子数が４２，１２０であるＩＤ＝２の対象分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に割り当てる（Ｓ１）。このとき、演算装置Ｐ１の利用率の空きに相当する原子数（（上限原子数）－（ＭＤシミュレーション実行中の分子の原子数））は、１７，８８０である。

【0024】

したがって、実施形態にかかる情報処理装置は、ＭＤシミュレーション実行中の分子の原子数が上限原子数を超えないように、１７，８８０以下の対象分子をシミュレーションリスト４１の中から探索し、演算装置Ｐ１への割り当てを決定する。これにより、実施形態にかかる情報処理装置は、シミュレーションリスト４１の中から原子数が１７，５００あるＩＤ＝１の対象分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に割り当てる（Ｓ２）。

【0025】

ついで、演算装置Ｐ１では、ＩＤ＝２の対象分子のＭＤシミュレーションが終了したものとする（Ｓ３）。このとき、演算装置Ｐ１の利用率の空きに相当する原子数（（上限原子数）－（ＭＤシミュレーション実行中の分子の原子数））は、４２，５００である。

【0026】

したがって、実施形態にかかる情報処理装置は、ＭＤシミュレーション実行中の分子の原子数が上限原子数を超えないように、４２，５００以下の対象分子をシミュレーションリスト４１の中から探索し、演算装置Ｐ１への割り当てを決定する。これにより、実施形態にかかる情報処理装置は、シミュレーションリスト４１の中から原子数が３１，０００あるＩＤ＝０の対象分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に割り当てる（Ｓ４）。

【0027】

実施形態にかかる情報処理装置では、このようにＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に割り当てることで、スワップなどによって演算装置Ｐ１の実行効率が低くなることを抑止しつつ、シミュレーションリスト４１に含まれる対象分子のＭＤシミュレーションを効率よく行うことができる。

【0028】

図２は、実施形態にかかる情報処理装置の機能構成例を示すブロック図である。図２に示すように、情報処理装置１は、通信部１０、入力部２０、表示部３０、記憶部４０、制御部５０を有する。

【0029】

通信部１０は、ネットワークを介して外部装置等とデータ通信を実行する。通信部１０は、制御部５０の制御のもと、シミュレーションリスト４１に含まれる対象分子のＭＤシミュレーションの実行依頼を演算装置Ｐ１に対して通知する。また、通信部１０は、後述するシミュレーションリスト４１等を、外部装置から受信してもよい。入力部２０は、ユーザからの操作を受付ける。表示部３０は、制御部５０の処理結果を表示する。

【0030】

記憶部４０は、シミュレーションリスト４１、上限原子数４２を有する。たとえば、記憶部４０は、メモリ等により実現される。

【0031】

シミュレーションリスト４１については、事前に、例えば情報処理装置１の制御部５０により、原子数をもとに対象分子をソートしておいてもよい。図３は、シミュレーションリストのソートを説明する説明図である。

【0032】

図３に示すように、シミュレーションリスト４１においてＩＤ順（ＩＤ＝０，１…）に列挙された複数の対象分子については、原子数（＃ａｔｏｍｓ）の大きい順（降順）にソートしておく。このように原子数でソートしておくことで、情報処理装置１は、シミュレーションリスト４１の中から演算装置Ｐ１の利用率の空きに相当する原子数に見合う、対象分子の探索（二分探索）を容易に行うことができる。

【0033】

制御部５０は、原子数推定部５１、対象分子決定部５２およびシミュレーション実行部５３を有する。たとえば、制御部５０は、プロセッサにより実現される。

【0034】

原子数推定部５１は、所定分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１でプレ実行し、その所定分子に含まれる原子の数と、演算装置Ｐ１の利用率とに基づいて、上限原子数４２を推定する処理部である。

【0035】

図４は、実施形態にかかる情報処理装置１におけるプレ実行の処理の一例を示すフローチャートである。

【0036】

図４に示すように、プレ実行が開始されると、原子数推定部５１は、プレ実行に関する入力情報を取得する（Ｓ１０）。具体的には、原子数推定部５１は、プレ実行に用いるＭＤシミュレーションの実行情報（例えば分子構造）、実行するＭＤシミュレーションで扱う原子数を入力情報として取得する。

【0037】

例えば、原子数推定部５１は、シミュレーションリスト４１に含まれる１分子の情報を入力情報として取得してもよい。また、原子数推定部５１は、入力部２０を介してユーザより入力された検証用のサンプル分子の情報を入力情報として取得してよい。

【0038】

ついで、原子数推定部５１は、入力情報をもとにＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１で実行させ（Ｓ１１）、実行中に演算装置Ｐ１の利用率をプロファイリングする（Ｓ１２）。この演算装置Ｐ１の利用率は、例えばＣＰＵ利用率、ＧＰＵ利用率などが相当する。

【0039】

ついで、原子数推定部５１は、ＭＤシミュレーションで扱う原子の数と、プロファイリングした演算装置Ｐ１の利用率とに基づいて上限原子数４２を計算する（Ｓ１３）。ついで、原子数推定部５１は、計算した上限原子数４２を記憶部４０に格納し、処理を終了する。

【0040】

図５は、上限原子数４２の計算の一例を説明する説明図である。図５に示すように、２４，０００原子の対象分子ＡのＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１で行った場合の演算装置Ｐ１の利用率は、４０％であったものとする。原子数推定部５１は、演算装置Ｐ１の利用率がＭＤシミュレーションの分子に含まれる原子数に比例することをもとに、上限原子数４２を計算する。具体的には、原子数推定部５１は、上限原子数＝（ＭＤシミュレーションで扱う原子の数）＊（１００／演算装置Ｐ１の利用率）とする。図示例の場合は、上限原子数４２が６００００原子と計算される。

【0041】

図２に戻り、対象分子決定部５２は、シミュレーションリスト４１の中から演算装置Ｐ１でＭＤシミュレーションを行う１または複数の分子を決定する処理部である。シミュレーション実行部５３は、対象分子決定部５２が決定した１または複数の分子に関するＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に実行させる処理部である。

【0042】

図６は、実施形態にかかる情報処理装置１の動作例を示すフローチャートである。図６に示すように、対象分子決定部５２は、ＭＤシミュレーションに関する入力情報を取得する（Ｓ２０）。具体的には、対象分子決定部５２は、記憶部４０よりソート済のシミュレーションリスト４１、上限原子数４２を読み出す。

【0043】

ついで、対象分子決定部５２は、演算装置Ｐ１における計算資源の空き容量、すなわち、演算装置Ｐ１の利用率の空きに相当する原子数を上限原子数に設定する（Ｓ２１）。なお、上限原子数は、第１の原子の数である。

【0044】

ついで、対象分子決定部５２は、シミュレーションリスト４１が空である（シミュレーションリスト４１に含まれる全ての対象分子のＭＤシミュレーションを実行済み）であるか否かを判定する（Ｓ２２）。

【0045】

シミュレーションリスト４１が空である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、シミュレーションリスト４１に含まれる全ての対象分子のＭＤシミュレーションが完了していることから、制御部５０は、処理を終了する。

【0046】

シミュレーションリスト４１が空でない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、対象分子決定部５２は、演算装置Ｐ１において実行が終了したＭＤシミュレーションがあるか否かを判定する（Ｓ２３）。演算装置Ｐ１におけるＭＤシミュレーションが実行中であり、実行が終了したＭＤシミュレーションがない場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、対象分子決定部５２は、Ｓ２５へ処理を進める。

【0047】

実行が終了したＭＤシミュレーションがある場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、対象分子決定部５２は、終了したＭＤシミュレーションでの原子数（＃ａｔｏｍｓ）を空き容量（演算装置Ｐ１の利用率の空きに相当する原子数）に追加する（Ｓ２４）。

【0048】

ついで、対象分子決定部５２は、シミュレーションリスト４１の対象分子の原子数（第２の原子の数）をもとに、空き容量を超えない原子数の対象分子（シミュレーション）をシミュレーションリスト４１から二分探索する（Ｓ２５）。より具体的には、対象分子決定部５２は、計算資源の空き容量に対応する原子数である第３の原子の数を求める。さらに、対象分子決定部５２は、空き容量を最小とする（第３の原子の数を超えない）対象分子をシミュレーションリスト４１から二分探索する。

【0049】

ついで、対象分子決定部５２は、Ｓ２５における二分探索によりシミュレーションリスト４１からシミュレーションが見つかったか否かを判定する（Ｓ２６）。シミュレーションリスト４１からシミュレーションが見つからなかった場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、対象分子決定部５２は、処理を待機したのち（Ｓ２７）、Ｓ２２へ処理を戻す。なお、処理の待機は、例えば、１つのＭＤシミュレーションの実行に見合う時間（数ｍｓ）程度である。

【0050】

シミュレーションリスト４１からシミュレーションが見つかった場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、対象分子決定部５２は、見つかったシミュレーション（対象分子）を演算装置Ｐ１に割り当てるものと決定する。このとき、対象分子決定部５２は、当該シミュレーションでの原子数を空き容量から引き、シミュレーションリスト４１から当該シミュレーションを除去する。

【0051】

ついで、シミュレーション実行部５３は、対象分子決定部５２が決定したシミュレーションの実行情報（例えば分子構造）をシミュレーションリスト４１より読み出して演算装置Ｐ１に通知し、ＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１に実行させ（Ｓ２８）、Ｓ２２へ処理を戻す。

【0052】

以上のように、情報処理装置１は、所定分子のＭＤシミュレーションを演算装置Ｐ１で実行した際の所定分子に含まれる原子の数と、演算装置Ｐ１の利用率とに基づいて、演算装置Ｐ１でのＭＤシミュレーションにおいて利用率を最大とする原子の数（上限原子数）を推定する。情報処理装置１は、シミュレーションリスト４１の対象分子それぞれに含まれる原子の数に基づいて、演算装置Ｐ１がＭＤシミュレーションを実行中の１または複数の分子に含まれる原子の総数が上限原子数を超えないように、シミュレーションリスト４１の対象分子の中から演算装置Ｐ１でＭＤシミュレーションを行う１または複数の分子を決定する。

【0053】

これにより、情報処理装置１では、演算装置Ｐ１のＭＤシミュレーションにおいて、スワップなどによって実行効率が低くなることを抑止するように、演算装置Ｐ１にＭＤシミュレーションを割り当てることができる。したがって、演算装置Ｐ１ではＭＤシミュレーションをより効率的に行うことができ、ＭＤシミュレーションにかかる計算時間を削減することができる。

【0054】

また、情報処理装置１は、シミュレーションリスト４１に含まれる１分子を所定分子として分子動力学シミュレーションを演算装置Ｐ１で実行する。これにより、情報処理装置１は、上限原子数を推定する際に、シミュレーションリスト４１に含まれる対象分子に関するＭＤシミュレーションをプレ実行でき、シミュレーションリスト４１のＭＤシミュレーションにかかる計算時間を削減することができる。

【0055】

また、情報処理装置１は、上限原子数からＭＤシミュレーションを実行中の原子の総数を減算して演算装置Ｐ１における計算資源の空き容量を求める。情報処理装置１は、シミュレーションリスト４１の対象分子の中から原子の数が空き容量を超えない分子を二分探索する。これにより、情報処理装置１では、シミュレーションリスト４１の中から、演算装置Ｐ１に対してＭＤシミュレーションを割り当てる対象分子を効率よく探索できる。

【0056】

なお、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

【0057】

また、情報処理装置１の制御部５０で行われる原子数推定部５１、対象分子決定部５２およびシミュレーション実行部５３の各種処理機能は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部または任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行されるプログラム上、またはワイヤードロジックによるハードウエア上で、その全部または任意の一部を実行するようにしてもよいことは言うまでもない。また、情報処理装置１で行われる各種処理機能は、クラウドコンピューティングにより、複数のコンピュータが協働して実行してもよい。

【0058】

ところで、上記の実施形態で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することで実現できる。そこで、以下では、上記の実施形態と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータ構成（ハードウエア）の一例を説明する。図７は、コンピュータ構成の一例を説明する説明図である。

【0059】

図７に示すように、コンピュータ２００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ２０１と、データ入力を受け付ける入力装置２０２と、モニタ２０３と、スピーカ２０４とを有する。また、コンピュータ２００は、記憶媒体からプログラム等を読み取る媒体読取装置２０５と、各種装置と接続するためのインタフェース装置２０６と、有線または無線により外部機器と通信接続するための通信装置２０７とを有する。また、コンピュータ２００は、各種情報を一時記憶するＲＡＭ２０８と、ハードディスク装置２０９とを有する。また、コンピュータ２００内の各部（２０１～２０９）は、バス２１０に接続される。

【0060】

ハードディスク装置２０９には、上記の実施形態で説明した機能構成（例えば原子数推定部５１、対象分子決定部５２およびシミュレーション実行部５３）における各種の処理を実行するためのプログラム２１１が記憶される。また、ハードディスク装置２０９には、プログラム２１１が参照する各種データ２１２が記憶される。入力装置２０２は、例えば、操作者から操作情報の入力を受け付ける。モニタ２０３は、例えば、操作者が操作する各種画面を表示する。インタフェース装置２０６は、例えば印刷装置等が接続される。通信装置２０７は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークと接続され、通信ネットワークを介した外部機器との間で各種情報をやりとりする。

【0061】

ＣＰＵ２０１は、ハードディスク装置２０９に記憶されたプログラム２１１を読み出して、ＲＡＭ２０８に展開して実行することで、上記の機能構成（例えば原子数推定部５１、対象分子決定部５２およびシミュレーション実行部５３）に関する各種の処理を行う。なお、プログラム２１１は、ハードディスク装置２０９に記憶されていなくてもよい。例えば、コンピュータ２００が読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラム２１１を読み出して実行するようにしてもよい。コンピュータ２００が読み取り可能な記憶媒体は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等が対応する。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ等に接続された装置にこのプログラム２１１を記憶させておき、コンピュータ２００がこれらからプログラム２１１を読み出して実行するようにしてもよい。

【0062】

以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0063】

（付記１）所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【0064】

（付記２）前記推定する処理は、前記複数の対象分子に含まれる１分子を前記所定分子として分子動力学シミュレーションを前記演算装置で実行する、
ことを特徴とする付記１に記載の分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【0065】

（付記３）前記決定する処理は、推定された前記第１の原子の数から前記原子の総数を減算して前記演算装置における計算資源の空き容量に対応する第３の原子の数を求め、求めた前記第３の原子の数を超えない分子を前記第２の分子として前記複数の対象分子の中から二分探索する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の分子動力学シミュレーション割り当てプログラム。

【0066】

（付記４）所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする分子動力学シミュレーション割り当て方法。

【0067】

（付記５）前記推定する処理は、前記複数の対象分子に含まれる１分子を前記所定分子として分子動力学シミュレーションを前記演算装置で実行する、
ことを特徴とする付記４に記載の分子動力学シミュレーション割り当て方法。

【0068】

（付記６）前記決定する処理は、推定された前記第１の原子の数から前記原子の総数を減算して前記演算装置における計算資源の空き容量に対応する第３の原子の数を求め、求めた前記第３の原子の数を超えない分子を前記第２の分子として前記複数の対象分子の中から二分探索する、
ことを特徴とする付記４または５に記載の分子動力学シミュレーション割り当て方法。

【0069】

（付記７）所定分子の分子動力学シミュレーションを演算装置で実行した際の前記所定分子に含まれる原子の数と、前記演算装置の利用率とに基づいて、前記演算装置での分子動力学シミュレーションにおいて前記利用率を最大とする第１の原子の数を推定し、
分子動力学シミュレーションの対象とする複数の対象分子それぞれに含まれる第２の原子の数に基づいて、前記演算装置が分子動力学シミュレーションを実行中の１または複数の第１の分子に含まれる原子の総数が推定された前記第１の原子の数を超えないように、前記複数の対象分子の中から前記演算装置で分子動力学シミュレーションを行う１または複数の第２の分子を決定する、
処理を実行する制御部を含むことを特徴とする情報処理装置。

【0070】

（付記８）前記推定する処理は、前記複数の対象分子に含まれる１分子を前記所定分子として分子動力学シミュレーションを前記演算装置で実行する、
ことを特徴とする付記７に記載の情報処理装置。

【0071】

（付記９）前記決定する処理は、推定された前記第１の原子の数から前記原子の総数を減算して前記演算装置における計算資源の空き容量に対応する第３の原子の数を求め、求めた前記第３の原子の数を超えない分子を前記第２の分子として前記複数の対象分子の中から二分探索する、
ことを特徴とする付記７または８に記載の情報処理装置。

【符号の説明】

【0072】

１…情報処理装置
１０…通信部
２０…入力部
３０…表示部
４０…記憶部
４１…シミュレーションリスト
４２…上限原子数
５０…制御部
５１…原子数推定部
５２…対象分子決定部
５３…シミュレーション実行部
２００…コンピュータ
２０１…ＣＰＵ
２０２…入力装置
２０３…モニタ
２０４…スピーカ
２０５…媒体読取装置
２０６…インタフェース装置
２０７…通信装置
２０８…ＲＡＭ
２０９…ハードディスク装置
２１０…バス
２１１…プログラム
２１２…各種データ
Ａ…対象分子
Ｂ…対象分子
Ｃ１、Ｃ２…ケース
Ｐ１、Ｐ１０…演算装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】