12 دورة تعليمية حول الحوسبة عالية الأداء! من مستوى الدخول إلى القتال الفعلي، وتغطية مجالات متعددة مثل المحاكاة الجزيئية/حساب المواد/تحليل المعلومات الحيوية
في مجالات مثل البحث العلمي، والمحاكاة الهندسية، والذكاء الاصطناعي، وتحليل البيانات الضخمة، تلعب الحوسبة عالية الأداء (HPC) دورًا متزايد الأهمية. إنه يحسن كفاءة الحوسبة بشكل كبير من خلال المعالجة المتوازية ودمج موارد الحوسبة واسعة النطاق، مما يسمح بإنجاز المهام التي كانت تستغرق أيامًا في الأصل في ساعات.
مع تزايد اعتماد مجالات مثل الرؤية الحاسوبية والمحاكاة الجزيئية وحساب المواد وتحليل المعلومات الحيوية على موارد الحوسبة، أصبحت أدوات الحوسبة السائدة مثل GROMACS وLAMMPS وVASP وMATLAB دعمًا مهمًا للباحثين العلميين لإجراء عمليات محاكاة معقدة وتحليل البيانات.
في،تعد GROMACS و LAMMPS حاليًا من أكثر الأدوات مفتوحة المصدر شيوعًا لمحاكاة الديناميكيات الجزيئية. GROMACS عبارة عن مجموعة برامج عالية الأداء لمحاكاة الديناميكيات الجزيئية. بفضل قدراتها الحوسبية عالية الأداء ودعمها الجيد للجزيئات البيولوجية، يتم استخدامها على نطاق واسع في ديناميكيات البروتين وفحص الأدوية وغيرها من المجالات. LAMMPS هو برنامج محاكاة ديناميكية جزيئية كلاسيكي يركز على نمذجة المواد. بفضل تصميمها المعياري المرن وتوافقها مع مجالات القوة المتعددة، فهي تحظى بتفضيل كبير من قبل الباحثين في علم المواد وتكنولوجيا النانو. لا تعد مثل هذه الأدوات مفتوحة المصدر قوية فحسب، بل إنها أيضًا سهلة التكامل مع مجموعات الحوسبة عالية الأداء لتسهيل الحوسبة المتوازية الفعالة.
بالمقارنة،تركز VASP وMATLAB بشكل أكبر على النمذجة المتطورة والتحليل المتعمق في سيناريوهات البحث العلمي المحددة. VASP هو برنامج يركز على الحسابات المبدئية. يتم استخدامه على نطاق واسع في فيزياء الحالة الصلبة وأبحاث البنية الإلكترونية للمواد، ويؤدي أداءً جيدًا في تحسين البنية البلورية وتحليل نطاق الطاقة وما إلى ذلك. لقد قدم MATLAB، بفضل قدراته القوية في الحساب العددي والتصور، راحة كبيرة للبحث العلمي وممارسات الهندسة في مجالات مثل معالجة الصور والتعلم الآلي والمحاكاة الهندسية.
في الوقت الحالي،أطلق قسم "البرامج التعليمية" في HyperAI العديد من البرامج التعليمية حول الأدوات الرئيسية المذكورة أعلاه.من أدلة البدء إلى الحالات الواقعية، يمكن للمبتدئين والباحثين/المطورين ذوي الخبرة العثور على موارد عملية وعالية الجودة. تعالوا لتجربة قوة HPC!
برنامج تعليمي حول أدوات الحوسبة عالية الأداء مفتوحة المصدر
1. برنامج GROMACS التعليمي للبدء: الليزوزيم في الماء
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/K9VVM
يعد هذا البرنامج التعليمي بمثابة برنامج تعليمي تمهيدي لمحاكاة الديناميكيات الجزيئية باستخدام برنامج GROMACS. باستخدام "الليزوزيم في الماء" كمثال، سوف تتعلم كيفية تحضير وتشغيل محاكاة ديناميكية جزيئية نموذجية لبروتين في الماء.
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/8wChR
يعد هذا البرنامج التعليمي بمثابة برنامج تعليمي تمهيدي لـ LAMMPS: تقدير نقطة انصهار FCC Cu باستخدام التحكم في درجة الحرارة npt. استخدم إصدار وحدة المعالجة المركزية (CPU) من LAMMPS لتشغيل وتجربة محاكاة الديناميكيات الجزيئية.
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/l1a28
استنادًا إلى بيانات البحث من Nature Medicine في عام 2024، يقدم هذا البرنامج التعليمي بشكل منهجي مبادئ وعملية تحليل تسلسل النسخ أحادي الخلية (scRNA-seq)، ويغطي آليات الباركود وUMI ودورها الرئيسي في تحليل التعبير الجيني عالي الدقة.
برنامج تعليمي حول أدوات البحث الاحترافية للحوسبة عالية الأداء
1. مقدمة في VASP: حساب كثافة الحالات ونطاقات الطاقة للسيليكون
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/ZyPGZ
يعد هذا البرنامج التعليمي بمثابة برنامج تعليمي تمهيدي حول استخدام برنامج VASP لإجراء الحسابات الأساسية. باستخدام "مادة السيليكون" كمثال، سوف تتعلم كيفية إجراء تحسين الهيكل وكثافة الحالة وحسابات نطاق الطاقة.
2. حساب وظيفي هجين VASP لكثافة حالة السيليكون ونطاق الطاقة
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/TCzWp
سوف يتعلم هذا البرنامج التعليمي كيفية استخدام الوظائف الهجينة لحساب نطاقات طاقة السيليكون. يمكن للوظائف الهجينة حساب نطاقات الطاقة وكثافة حالة المواد ذات فجوات النطاق الصحيحة، ولكنها تتطلب المزيد من موارد الحوسبة، لذلك سيستخدم هذا البرنامج التعليمي وحدة معالجة الرسوميات (GPU) للتوضيح.
3. VASP: الديناميكيات الجزيئية في مجموعة NVT
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/8EPQH
يوضح هذا البرنامج التعليمي محاكاة الديناميكيات الجزيئية ضمن مجموعة NVT ويقدم علامة الأمر الأساسية لديناميكيات الجزيئات VASP: NVT. يمكن للمستخدمين تعديل العلامات حسب الحاجة لأداء عمليات محاكاة الديناميكيات الجزيئية للمجموعات الأخرى.
4. تم دمج VASP مع Phonopy لحساب السعة الحرارية النوعية للسيليكون
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/RRHNO
سيستخدم هذا البرنامج التعليمي نصًا آليًا لإظهار عملية الحساب باستخدام Phonopy وتعلم العملية الأساسية لحساب السعة الحرارية النوعية: تحضير بنية الخلية الفائقة لفرق الاضطراب، وحساب الطاقة الكلية لجميع الهياكل، وحساب مصفوفة ثابت القوة، وحساب السعة الحرارية النوعية للسيليكون بناءً على مصفوفة ثابت القوة.
5. تم دمج VASP مع Phonopy لحساب طيف الفونون للسيليكون
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/pgvsE
سيستخدم هذا البرنامج التعليمي نصًا تلقائيًا لإجراء عملية حسابية توضيحية لـ Phonopy وتعلم العملية الأساسية لحساب طيف الفونون: إعداد بنية الخلية الفائقة للفرق المضطرب، وحساب الطاقة الكلية لجميع الهياكل، وحساب مصفوفة ثابت القوة، وحساب طيف الفونون بناءً على مصفوفة ثابت القوة.
6. استخدم VASP لتدريب مجال قوة التعلم الآلي
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/DpG4T
سيأخذ هذا البرنامج التعليمي بلورة السيليكون كمثال، من خلال ديناميكيات الجزيئات لمجموعة NpT، لإظهار كيفية تدريب مجال قوة التعلم الآلي vasp، وتعلم العملية الأساسية لتدريب مجال قوة التعلم الآلي: إعداد ملفات إدخال الديناميكيات الجزيئية، وتغيير الديناميكيات الجزيئية ومعلمات التعلم الآلي وفقًا للظروف الفعلية، وإجراء تحقق بسيط من مجال قوة التعلم الآلي عن طريق حساب طيف الفونون.
7. إزالة الضبابية من الصورة باستخدام MATLAB
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/9Z7Iz
يستخدم هذا البرنامج التعليمي خوارزمية Retinex لإزالة الضباب من الصور ويجمعها مع تسريع وحدة معالجة الرسومات لتحسين الكفاءة الحسابية، وتحسين جودة الصورة بشكل فعال وجعل الهدف أكثر وضوحًا.
8. استخدام Matlab لمعالجة إشارات الطائرات بدون طيار استنادًا إلى نظام RFUAV
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/SZq2T
يستخدم هذا البرنامج التعليمي MATLAB لتنفيذ العمليات الرئيسية لـ RFUAV، واستكمال المهام مثل تحويل البيانات، وتصور الطيف، وتقدير نسبة الإشارة إلى الضوضاء، وقص القطاعات، وتحليل ومعالجة إشارات IQ للطائرة بدون طيار.
9. تحليل الاستجابة الديناميكية غير الخطية لزلزال كوينا مع الأخذ في الاعتبار الضغط الهيدروديناميكي
تشغيل عبر الإنترنت:https://go.hyper.ai/HBwqI
هذا البرنامج التعليمي هو البرنامج التعليمي الرسمي لشركة Abaqus: التحليل الزلزالي لسدود الجاذبية الخرسانية، والذي يوضح التطبيق النموذجي لنموذج مادة اللدونة التالفة للخرسانة في تقييم استقرار وتلف الهياكل الخرسانية تحت الأحمال التعسفية.