Bijlage 3d: Moleculaire ChemieProf. Norbert De Kimpe en Prof. Renaat GijbelsResearch Richt<strong>in</strong>gen• Theoretische bereken<strong>in</strong>gen van moleculaire systemen met als doel fysische enchemische eigenschappen te voorspellen en te verklaren op moleculaire basis.Modellen met hoge accuratesse (M. Waroquier, V. Van Speybroeck, UGent,K. K. Pierloot et al., KULeuven).• Moleculaire modeller<strong>in</strong>g, theoretische chemie en quantumchemie (QC), meerbepaald theoretische en toegepaste aspecten van moleculaire computationele enconceptuele Density Functional Theory, DFT. (P. Geerl<strong>in</strong>gs, VUBrussel).• Zeer nauwkeurige (onzekerheid
• J. Mart<strong>in</strong> (Weizmann Institute of Science) geeft gedetailleerde uitleg, die ook <strong>in</strong><strong>Vlaanderen</strong> zeer relevant is, over de eigen L<strong>in</strong>ux farm, voor 2 types bereken<strong>in</strong>gen:(a) met zeer hoge eisen aan I/O bandbreedte (op maat gemaakte mach<strong>in</strong>e, 4 dualcoreOpteron CPU’s, 16 Gb RAM geheugen, 2 Terabyte tijdelijke disk, met specialeI/O controllers), en (b) CPU <strong>in</strong>tensieve bereken<strong>in</strong>gen. (dual Xeon mach<strong>in</strong>es,eerlang te vervangen door quad-core Intel CPUs)• De aanwezige reeds grote rekencapaciteit (2 Altix rekenunits met elk 12 Itaniumprocessoren en 2 GB RAM geheugen per processor wordt als te kle<strong>in</strong> ervaren(M. Waroquier, V. Van Speybroeck, UGent)• In silico analyse van kl<strong>in</strong>isch geïsoleerde HIV-protease varianten op resistentietegen AIDS op 216 CPU Xeon cluster van J&J <strong>in</strong> Raritan NJ, USA (ca 4,5 Teraflops).(MolMo, Turnhout).• Analyse van zeer hoog-dimensionele microarray data i.s.m. de vakgroepMoleculaire Genetica, en klassificatie van tapijtstalen voor het bepalen van deslijtagegraad, IBM Blade-Center chassis, IBM X335, 40 dual CPU comput<strong>in</strong>gblades; L<strong>in</strong>ux RH3, Sun Gridware. (L. Boullart, UGent)b) Plannen voor de komende 5 jaren voor <strong>HPC</strong>-gebruik• Algemeen: Computationele chemie is een dome<strong>in</strong> met een ‘mov<strong>in</strong>g horizon’. Menwil enerzijds redelijke nauwkeurigheden op steeds grotere systemen (met steedsmeer vraag naar biomoleculen, <strong>in</strong> het bijzonder enzymes, en nanotechtoepass<strong>in</strong>gen). Aan het andere e<strong>in</strong>d van de schaal, voor kle<strong>in</strong>e moleculen, wil mensteeds grotere nauwkeurigheden.• Studie van steeds grotere moleculaire systemen, beter overeenkomend metchemisch realistische systemen; toepass<strong>in</strong>gen <strong>in</strong> katalyse, biomoleculen, ookde tijdsevolutie van moleculaire systemen zal een grotere rol gaan spelen.(P. Geerl<strong>in</strong>gs, VUBrussel)• Steeds accuratere bereken<strong>in</strong>gen aan kle<strong>in</strong>e moleculen. (P. Geerl<strong>in</strong>gs, VUBrussel)• Aanpass<strong>in</strong>g van het <strong>in</strong>-house ontwikkelde programmapakket BRABO waaronderimplementatie van parallelle process<strong>in</strong>g, bv MPI, om rout<strong>in</strong>ematig state-of-the artbereken<strong>in</strong>gen te kunnen doen aan moleculen met 1000 atomen. (C. Van Alsenoy,UAntwerpen)• Realistische theoretische modellen met predictief karakter vereisen aanschaf vaneen <strong>HPC</strong>-unit met 12-24 processoren, en m<strong>in</strong>. 4-8 Gb RAM geheugen perprocessor. (M. Waroquier, UGent).• QC en CFD bereken<strong>in</strong>gen van multifasesystemen <strong>in</strong> 2 of 3 dimensies. (J. Thybaut,UGent).• Ontwikkel<strong>in</strong>g van meer modellen ter voorspell<strong>in</strong>g van resistentie tegen ca 10medicijnen van kl<strong>in</strong>isch relevante HIV mutanten zou 640 Teraflops dagenbedragen; dit project staat s<strong>in</strong>ds 2004 <strong>in</strong> de wachtkamer tot voldoende capaciteitbeschikbaar is. (MolMo, Turnhout)• Volledige 3D <strong>in</strong> silico geometrie-screen<strong>in</strong>g van grote virtuele databases (dit zou700 Teraflops dagen kosten) (screen<strong>in</strong>g van kandidaatsstoffen voor nieuwgeïdentificeerde targets uit biotech <strong>in</strong>dustrie). (MolMo, Turnhout)• Studie van proteïne-proteïne <strong>in</strong>teracties zijn beperkt door de hoeveelheidbeschikbare rekenkracht. (MolMo, Turnhout)• Computationele modellen voor de studie van EEG-signalen en lokale veldpotentialenvan diepe bre<strong>in</strong>stimulatie. (L. Boullart, UGent)c) Baanbrekend onderzoek met <strong>HPC</strong>-<strong>in</strong>frastructuur van 100 Teraflops• Bereken<strong>in</strong>g van grote systemen en belangrijke vergrot<strong>in</strong>g van de dimensie van desystemen; ook uitvoeren van moleculaire dynamica met langere simulatietijdenten e<strong>in</strong>de een goede kans te maken op het observeren van chemisch <strong>in</strong>teressantefenomenen. (P. Geerl<strong>in</strong>gs, VUBrussel)• Bereken<strong>in</strong>gen op ADC(4) niveau van ionisatiefenomenen. Voor welke systemendeze code zal beschikbaar zijn is nog niet te voorspellen. (J.P. François, M. Deleuze,UHasselt)• Gesofisticeerde post-Hartree-Fock methoden, zoals MP4(SDQ) e.a., toegepast opstoffen zoals 5-oxo-1,3,2,4-dithiazool e.a. eisen erg veel van de computationele48
Change language