pyscf/gpu4pyscf

何を解決するか

PySCF（化学シミュレーション用のPythonベースのフレームワーク）にGPUアクセラレーションを提供します。これにより、Hartree-Fockや密度汎関数理論（DFT）など、計算コストの高い量子化学計算を、NVIDIA GPUに重い数学的ワークロードをオフロードすることで、大幅に高速化できます。

仕組み

PySCFのプラグインとして動作し、.to_gpu()メソッドを使ってPySCFオブジェクトをGPUに移動できるようにします。CUDA対応のハードウェアとCuPy、cuTENSORなどのライブラリを活用し、電子構造計算に不可欠なテンソル結合やその他の線形代数演算を高速化します。

対象ユーザー

エネルギー計算、解析的勾配、ヘッセ行列の計算にかかる時間を短縮したい、電子構造シミュレーションを行う計算化学者や研究者。

特徴

• 広範な機能サポート：libXCを介してLDA、GGA、mGGA、ハイブリッド、範囲分離関数をサポート。
• 包括的な化学ツール：解析的勾配、ヘッセ行列、幾何最適化、遷移状態探索をサポート。
• 高度なモデル：PCMおよびSMD溶媒モデル、分散補正（DFTD3/DFTD4）を実装。
• 高いパフォーマンス：さまざまな分子系において、CPUベースの代替手法と比較して顕著な高速化を実現。