Optimized and parallelized implementation of the electronegativity equalization method and the atom-bond electronegativity equalization method

SVOBODOVÁ VAŘEKOVÁ, Radka and Jaroslav KOČA. Optimized and parallelized implementation of the electronegativity equalization method and the atom-bond electronegativity equalization method. J Comput Chem. 2006, vol. 27, No 3, p. 396-405. ISSN 0192-8651.

Basic information

• Original name: Optimized and parallelized implementation of the electronegativity equalization method and the atom-bond electronegativity equalization method
• Name in Czech: Implementace, optimalizace a paralelizace metod EEM a ABEEM
• Authors: SVOBODOVÁ VAŘEKOVÁ, Radka (203 Czech Republic) and Jaroslav KOČA (203 Czech Republic, guarantor).
• Edition: J Comput Chem, 2006, 0192-8651.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10403 Physical chemistry
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• Impact factor: Impact factor: 4.893
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/06:00015735
• Organization unit: Faculty of Science
• UT WoS: 000234932000015
• Keywords in English: charge distribution; electronegativity equalization method; atom-bond electronegativity equalization method; optimization; parallelization; parallel virtual machine
• Tags: atom-bond electronegativity equalization method, charge distribution, electronegativity equalization method, Optimization, parallel virtual machine, Parallelization
• Tags: International impact, Reviewed

Abstract

The most common way to calculate charge distribution in a molecule is ab inifio quantum mechanics (QM). Some faster alternatives to QM have also been developed, the so-called "equalization methods" EEM and ABEEM, which are based on DFT. We have implemented and optimized the EEM and ABEEM methods and created the EEM SOLVER and ABEEM SOLVER programs. It has been found that the most time-consuming part of equalization methods is the reduction of the matrix belonging to the equation system generated by the method. Therefore, for both methods this part was replaced by the parallel algorithm WIRS and implemented within the PVM environment. The parallelized versions of the programs EEM SOLVER and ABEEM SOLVER showed promising results, especially on a single computer with several processors (compact PVM).

Abstract (in Czech)

Nejčastěji používanými metodami pro výpočet náboje atomů v rámci molekuly jsou ab-initio kvantově mechanické metody. V nedávné době byly vyvinuty rychlejší metody pro výpočet náboje - eqalizační metody EEM (electronegativity equalization method) a ABEEM (atom-bond electronegativity equalization method), které jsou založeny na DFT. V této práci byly metody EEM a ABEEM implementovány a optimalizovány, přičemž byly vytvořeny programy EEM SOLVER a ABEEM SOLVER. Tyto programy byly otestovány a bylo ověřeno, že jejich výsledky dosahují požadované přesnosti a že jsou výrazně rychlejší než ab-initio metody. Bylo zjištěno, že nejvíce časově náročnou částí equalizačních metod je redukce matice soustavy rovnic, vygenerované při výpočtu. Z tohoto důvodu byla uvedená část algoritmu nahrazena paralelním algoritmem a implementována pomocí PVM (parallel virtual machine). Paralelní verze programů EEM SOLVER a ABEEM SOLVER vykazují výrazné zefektivnění, speciálně při použití víceprocesorového počítače.

Links

• GD204/03/H016, research and development project: Name: Strukturní biofyzika makromolekul

Investor: Czech Science Foundation, Structural biophysics of macromolecules

• MSM0021622413, plan (intention): Name: Proteiny v metabolismu a při interakci organismů s prostředím

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Proteins in metabolism and interaction of organisms with the environment