12가지 HPC 튜토리얼을 모아봤습니다! 분자 시뮬레이션/물질 계산/생물정보학 분석 등 다양한 분야를 포괄하며 입문부터 실전까지 학습 가능
과학 연구, 엔지니어링 시뮬레이션, 인공지능, 빅데이터 분석과 같은 분야에서 고성능 컴퓨팅(HPC)은 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 병렬 처리와 대규모 컴퓨팅 리소스의 통합을 통해 컴퓨팅 효율성을 크게 향상시켜, 원래 며칠이 걸리던 작업을 몇 시간 만에 완료할 수 있게 되었습니다.
컴퓨터 비전, 분자 시뮬레이션, 재료 계산, 생물정보학 분석과 같은 분야가 컴퓨팅 리소스에 점점 더 의존하게 되면서 GROMACS, LAMMPS, VASP, MATLAB와 같은 주류 컴퓨팅 도구는 과학 연구자들이 복잡한 시뮬레이션과 데이터 분석을 수행하는 데 중요한 지원이 되었습니다.
안에,현재 분자 동역학 시뮬레이션을 위한 가장 인기 있는 오픈 소스 도구는 GROMACS와 LAMMPS입니다. GROMACS는 분자 동역학 시뮬레이션을 위한 고성능 소프트웨어 패키지입니다. 고성능 컴퓨팅 기능과 생물학적 분자에 대한 우수한 지원 덕분에 단백질 역학, 약물 검토 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. LAMMPS는 재료 모델링에 초점을 맞춘 고전적인 분자 동역학 시뮬레이션 코드입니다. 유연한 모듈형 설계와 다양한 힘장과의 호환성 덕분에 재료 과학 및 나노 기술 분야 연구자들에게 큰 호응을 얻고 있습니다. 이러한 오픈 소스 도구는 강력할 뿐만 아니라 HPC 클러스터와 쉽게 통합되어 효율적인 병렬 컴퓨팅을 용이하게 합니다.
비교해 보면,VASP와 MATLAB는 특정 과학 연구 시나리오에서 정교한 모델링과 심층 분석에 더욱 중점을 둡니다. VASP는 기본 원리 계산에 초점을 맞춘 소프트웨어입니다. MATLAB는 고체물리학 및 재료 전자 구조 연구에 널리 사용되고 있으며, 결정 구조 최적화, 에너지 밴드 분석 등에서 우수한 성능을 보입니다. 강력한 수치 계산 및 시각화 기능을 갖춘 MATLAB는 이미지 처리, 머신 러닝, 엔지니어링 시뮬레이션과 같은 분야에서 과학 연구 및 엔지니어링 실무에 큰 편의성을 제공합니다.
현재,HyperAI의 "튜토리얼" 섹션에서는 위의 주류 도구를 중심으로 여러 튜토리얼을 출시했습니다.시작 가이드부터 실제 사례까지, 초보자와 숙련된 연구자/개발자 모두 실용적이고 고품질의 리소스를 찾을 수 있습니다. 와서 HPC의 힘을 경험해 보세요!
HPC 오픈 소스 도구 튜토리얼
1. GROMACS 시작하기 튜토리얼: 물 속의 라이소자임
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/K9VVM
이 튜토리얼은 GROMACS 소프트웨어를 사용한 분자 동역학 시뮬레이션을 위한 입문 튜토리얼입니다. "물 속의 리소자임"을 예로 들어, 물 속의 단백질에 대한 전형적인 분자 동역학 시뮬레이션을 준비하고 실행하는 방법을 알아봅니다.
2. LAMMPS 시작하기 튜토리얼: npt 온도 제어를 사용하여 FCC Cu 녹는점 추정
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/8wChR
이 튜토리얼은 LAMMPS에 대한 소개 튜토리얼입니다: npt 온도 제어를 사용하여 FCC Cu의 녹는점을 추정합니다. LAMMPS의 CPU 버전을 사용하여 분자 동역학 시뮬레이션을 실행하고 경험해보세요.
3. 단일 세포 전사체 시퀀싱 단일 샘플 튜토리얼: 품질 관리, 클러스터링, (차등) 유전자 표시
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/l1a28
이 튜토리얼은 2024년 Nature Medicine의 연구 데이터를 기반으로 바코드와 UMI 메커니즘과 고정밀 유전자 발현 분석에서의 핵심 역할을 다루며 단일 세포 전사체 시퀀싱(scRNA-seq)의 원리와 분석 과정을 체계적으로 소개합니다.
HPC 전문 연구 도구 튜토리얼
1. VASP 기초: 실리콘의 상태 밀도 및 에너지 밴드 계산
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/ZyPGZ
이 튜토리얼은 VASP 소프트웨어를 사용하여 기본 원리 계산을 하는 방법에 대한 소개 튜토리얼입니다. "실리콘 소재"를 예로 들어, 구조 최적화, 상태 밀도, 에너지 밴드 계산을 수행하는 방법을 배우게 됩니다.
2. VASP 실리콘 상태 밀도 및 에너지 대역의 하이브리드 함수 계산
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/TCzWp
이 튜토리얼에서는 하이브리드 함수를 사용하여 실리콘 에너지 대역을 계산하는 방법을 알아봅니다. 하이브리드 함수는 올바른 밴드 갭을 가진 재료의 에너지 밴드와 상태 밀도를 계산할 수 있지만, 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요하므로 이 튜토리얼에서는 데모를 위해 GPU를 사용합니다.
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/8EPQH
이 튜토리얼에서는 NVT 앙상블에서의 분자 동역학 시뮬레이션을 보여주고 VASP 분자 동역학의 핵심 명령 태그인 NVT를 소개합니다. 사용자는 필요에 따라 태그를 수정하여 다른 앙상블의 분자 동역학 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.
4. VASP와 Phonopy를 결합하여 실리콘의 비열을 계산합니다.
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/RRHNO
이 튜토리얼에서는 자동화된 스크립트를 사용하여 Phonopy를 이용한 계산 과정을 보여주고 비열 계산의 기본 과정을 학습합니다. 즉, 섭동 차이 슈퍼셀 구조 준비, 모든 구조의 총 에너지 계산, 힘 상수 행렬 계산, 힘 상수 행렬을 기반으로 한 실리콘의 비열 계산입니다.
5. VASP와 Phonopy를 결합하여 실리콘의 포논 스펙트럼을 계산합니다.
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/pgvsE
이 튜토리얼에서는 자동화된 스크립트를 사용하여 Phonopy 데모 계산 프로세스를 수행하고 포논 스펙트럼 계산의 기본 프로세스를 학습합니다. 즉, 섭동 차이 슈퍼셀 구조를 준비하고, 모든 구조의 총 에너지를 계산하고, 힘 상수 행렬을 계산하고, 힘 상수 행렬을 기반으로 포논 스펙트럼을 계산합니다.
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/DpG4T
이 튜토리얼에서는 NpT 앙상블 분자 동역학을 통해 실리콘 결정을 예로 들어 vasp 머신 러닝 힘장을 훈련하는 방법을 보여주고, 머신 러닝 힘장 훈련의 기본 프로세스를 학습합니다. 즉, 분자 동역학 입력 파일을 준비하고, 실제 조건에 따라 분자 동역학 및 머신 러닝 매개변수를 변경하고, 포논 스펙트럼을 계산하여 머신 러닝 힘장의 간단한 검증을 수행합니다.
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/9Z7Iz
이 튜토리얼에서는 Retinex 알고리즘을 사용하여 이미지에서 안개를 제거하고 이를 GPU 가속과 결합하여 계산 효율성을 개선하고, 이를 통해 이미지 품질을 효과적으로 개선하고 대상을 더 선명하게 보이도록 합니다.
8. RFUAV 시스템 기반 드론 신호를 처리하기 위한 Matlab 사용
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/SZq2T
이 튜토리얼에서는 MATLAB를 사용하여 RFUAV의 주요 프로세스를 구현하고, 데이터 변환, 스펙트럼 시각화, SNR 추정, 세그먼트 클리핑과 같은 작업을 완료하고, 드론의 IQ 신호를 분석하고 처리합니다.
9. 유체역학적 압력을 고려한 코이나 지진의 비선형 동적 응답 해석
온라인으로 실행:https://go.hyper.ai/HBwqI
이 튜토리얼은 Abaqus의 공식 튜토리얼인 콘크리트 중력댐의 지진 해석으로, 임의의 하중 하에서 콘크리트 구조물의 안정성과 손상을 평가하는 데 있어 콘크리트 손상 소성 재료 모델의 일반적인 적용을 보여줍니다.