Цель проекта:
Компьютерное моделирование материалов с заданными свойствами.
Решение:
Квантово-химические вычисления являются важным инструментом в арсенале современного химика, вне зависимости от специализации. В лаборатории квантовой химии института физической и органической химии ЮФУ (НИИ ФОХ ЮФУ) накоплен богатый опыт использования вычислительных кластеров при проведении теоретических расчетов. Первый кластер был введен в эксплуатацию в 2003 году, он состоял из десяти персональных компьютеров, объединенных сетью Ethernet 1 Гбит/сек. Несмотря на скромные характеристики, это решение позволило в течение нескольких лет проводить квантово-химические исследования на мировом уровне и приобрести ценный опыт использования специализированных пакетов программ в параллельной среде.
В 2008 в НИИ ФОХ был введен в эксплуатацию кластер Silver, состоящий из 50 blade-серверов на базе процессоров Intel Xeon 5365 3ГГц, объединенных сетью Infiniband 10 Гбит/сек. С его помощью был получен ряд важнейших результатов. Предложена новая аллотропная форма углерода [1], на базе которой можно конструировать материалы с уникальными характеристиками, предсказан фотомагнитный эффект, отрывающий перспективы разработки нового типа молекулярных переключателей [2]. Методами ab initio установлено влияние кристаллической упаковки на геометрию координационных соединений никеля [3], изучен механизм валентной таутомерии [4]. Предсказана возможность стабилизации германий- и олово содержащих аналогов пирамидана (их существование отвергается классической теорией), которые впоследствии были получены и исследованы японскими коллегами [5]. За последние 5 лет группой квантовой химии ЮФУ опубликовано более 60 статей в российских и зарубежных журналах, индексируемых в базах, данных Web of Science и Scopus.
В 2014 году компания «Corporate Business Systems» поставила и ввела в эксплуатацию новый вычислительный ресурс, основанный на решении IBM для высокопроизводительных систем - System X iDataPlex. Он представляет собой кластер, состоящий из 36 компактных серверов dx360 M4, объединенных сетью Ethernet 10 Гбит/сек. Каждый узел включает два 8-миядерных процессора Intel Xeon E5-2667 v2 3.3 ГГц, 64 Гбайт ОЗУ и твердотельный диск 256 Гбайт. Основное назначение кластера – компьютерное моделирование материалов с заданными свойствами.
Результаты:
Высокая эффективность предложенного «CBS» IBM аппаратного решения позволила сотрудникам НИИ ФОХ уже на этапе тестирования системы выполнить недоступные ранее расчеты и предсказать новый тип координационных соединений, способных выполнять роль спиновых кубитов – логических элементов квантовых компьютеров. Полученные результаты послужили основой статьи в зарубежный журнал.