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Amber_Benchmark 분자 동역학 성능 평가 데이터 세트
앰버는 에너지 개선을 통한 지원 모델 구축을 의미합니다.
Amber Benchmark 데이터 세트는 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경을 위해 특별히 설계된 성능 벤치마크 입력 및 구성 파일의 모음입니다. 다양한 하드웨어 및 병렬 아키텍처에서 Amber Molecular Dynamics 프로그램의 효율성과 확장성을 테스트하고 비교하는 데 사용됩니다.
과학적 실험 데이터나 시뮬레이션 결과와 달리, 이 데이터셋은 과학적 분석을 위한 시뮬레이션 출력이 아닌, 시스템의 계산 성능(속도, 확장성 및 효율성)을 측정하는 데 사용되는 표준화된 입력 및 구성 패키지를 포함합니다. 모든 벤치마크(예: DHFR, Factor IX, Cellulose, STMV 등)에는 표준화된 입력 파일과 참조 성능 결과가 포함되어 있으며, 이를 다양한 GPU 또는 CPU 플랫폼에서 직접 반복적으로 실행하여 성능을 검증할 수 있습니다.
관련 논문 결과는 다음과 같습니다.Amber 생체 분자 시뮬레이션의 최근 개발"..."이라는 제목의 이 데이터 세트는 David A. Case 외 연구진에 의해 2025년에 공개되었습니다. 이 데이터 세트의 현재 버전은 "..."입니다.Amber24: pmemd.cuda 성능 정보".
데이터 세트 구조
Amber는 두 가지 상호 보완적인 벤치마크 제품군을 제공합니다.
- 워커 베이스라인 키트
- Ross C. Walker 박사가 만든 이 벤치마크는 Amber GPU 모듈(pmemd.cuda)을 위한 가장 초기의 성능 평가 벤치마크 중 하나였습니다.
- 2010년 이후로 여러 버전과 GPU 아키텍처(Fermi → Ampere → Hopper → Blackwell)가 포함되었습니다.
- 여기에는 여러 대표적인 아키텍처(JAC, Factor IX, Cellulose, STMV 등)가 포함되어 있어 다양한 GPU의 실행 속도(ns/day)를 비교합니다.
- Cerutti 벤치마크 키트
- 데이브 세루티 박사가 설계한 이 게임은 현대적이고 현실적인 시뮬레이션 설정(앰버 18~20~24)을 사용합니다.
- 여기에는 DHFR, Factor IX, Cellulose, STMV(23K–1.1M 원자)의 4가지 주기적 시스템이 포함됩니다.
- 4fs의 시간 단계와 9Å의 차단 반경을 갖춘 NVE/NPT 앙상블을 지원합니다.
- 이 제품은 "기본"과 "부스트"의 두 가지 작동 모드를 제공하는데, "부스트"는 성능을 약 10%까지 향상시킵니다.
또한, 데이터 세트에는 비주기적 시뮬레이션 성능 평가를 위한 Trp Cage, Myoglobin, Nucleosome과 같은 암묵적 용매(GB) 벤치마크 시스템도 포함되어 있습니다.
데이터 세트 콘텐츠 예시
- Walker 벤치마크 키트(기존 GPU 벤치마크)
일반적인 아키텍처 및 성능 예(단일 GPU에서 실행)
| 시스템 이름 | 원자의 수 | 시리즈 | 걸음 길이 | GPU 모델 | 성능(ns/일) | 설명하다 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| JAC_생산 | 23,558 | NVE/NPT | 4초 | RTX 4090 | 1638 / 1618 | 소형 단백질 시스템은 1600ns/일을 초과하는 가장 높은 성능을 제공합니다. |
| 요인 IX_생산 | 90,906 | NVE/NPT | 2fs | RTX 4090 | 466 / 433 | PME 통신 효율성 테스트를 위한 대형 워터박스 단백질 시스템 |
| 셀룰로오스 생산 | 408,609 | NVE/NPT | 2fs | RTX 4090 | 129 / 119 | 장거리 상호작용 및 병렬 분해 성능을 평가하기 위한 폴리머 시스템 |
| STMV_제작 | 1,067,095 | 핵무기금지조약(NPT) | 4초 | RTX 4090 | 78.9 | 담배 위성 바이러스 시스템, 초대형 병렬 부하 테스트 |
- 최신 Blackwell B200 GPU에서 Amber24의 "Walker" 제품군은 소형 시스템에서 A100/H100보다 우수한 성능을 보이며, 대형 시스템에서도 선두를 유지하고 있습니다.
- Cerutti Benchmarking Suite(최신 최적화 벤치마킹)
일반적인 아키텍처 및 성능 예(V100 GPU, Amber 20)
| 시스템 이름 | 원자의 수 | 시리즈 | 모델 | 성능(ns/일) | 설명하다 |
|---|---|---|---|---|---|
| DHFR(JAC) | 23,588 | NVE/NPT | 기본 / 부스트 | 934 / 1059 | 소형 단백질 시스템, 표준 기준점 |
| 인자 IX | 90,906 | NVE/NPT | 기본 / 부스트 | 365 / 406 | 중형 시스템, 통신 및 확장성 균형 테스트 |
| 셀룰로오스 | 408,609 | NVE/NPT | 기본 / 부스트 | 88.9 / 96.2 | 대규모 폴리사카라이드 시스템, GPU 메모리 및 대역폭 압력 시나리오 |
| STMV | 1,067,095 | NVE/NPT | 기본 / 부스트 | 30.4 / 33.5 | 백만 원자 바이러스 시스템, 극한 병렬 성능 평가 |
- Amber 20은 에너지 보존을 유지하면서 계산 부담을 약 31 TP3T만큼 줄이는 "누출 쌍 목록" 및 "순 힘 보정" 최적화 알고리즘을 소개합니다.
- 암묵적 용매(GB) 참조 키트
일반적인 아키텍처 및 성능 예(V100 GPU, Amber 20, 4fs)
| 시스템 이름 | 원자의 수 | 모델 | 성능(ns/일) | 설명하다 |
|---|---|---|---|---|
| Trp 케이지 | 304 | 영국 | 2801 | 최대 성능이 2800ns/일 이상인 소형 단백질 접힘 모델 |
| 미오글로빈 | 2,492 | 영국 | 1725 | 안정적인 성능을 갖춘 중형 단일 사슬 단백질 시스템 |
| 뉴클레오솜 | 25,095 | 영국 | 48.5 | 에너지 보존 및 처리량 용량 테스트를 위한 대형 크로마틴 단위 시스템 |
- GB 모델은 명시적인 용매 마찰을 제거한 후 샘플링 속도를 크게 개선할 수 있어 빠른 에너지 표면 탐사에 적합합니다.
성능 비교 및 확장성 개요
- 소규모 시스템(≤ 30 K 원자): 병렬 작업의 양이 제한적이기 때문에 성능은 주로 GPU 클럭 속도와 메모리 대역폭의 영향을 받습니다.
- 중간 규모의 시스템(≈ 100 K 원자): 대부분의 실제 생물학적 시스템에 적합한 최적의 성능 범위를 나타내는 최대 GPU 활용도에 도달합니다.
- 대형 시스템(≥ 400 K 원자): 통신 및 메모리 오버헤드가 증가하고, 시스템 크기가 커질수록 성능이 점차 감소합니다.
- 백만 개 원자 규모의 시스템: Amber 24는 단일 B200 GPU에서 130ns/일 이상의 성능을 안정적으로 유지하여 우수한 병렬 확장성을 보여줍니다.