JP4304311B2

JP4304311B2 - 多体問題用計算装置

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Publication number: JP4304311B2
Application number: JP2007038766A
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Inventors: 雄一矢野
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Publication date: 2009-07-29
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Description

本発明は分子動力学法における力またはポテンシャルの計算を効率良く扱うための多体問題用計算方法および多体問題用計算装置に関する。

従来、この種の多体問題用計算装置として図４に示すものがある（特許文献１、参照）。図４を参照すると、特許文献１による多体問題計算装置は、アドレス手段５１と、座標記憶手段５３と、座標データ選択手段５２，６２と、粒子間距離の計算手段５４，６４と、ｉ粒子の座標記憶手段５５，６５と、比較手段５６，６６と、カットオフ距離の記憶手段５７，６７と、カットオフ距離内の粒子座標記憶手段５８，６８と、アドレス手段５９，７９とを有する。複数の計算機で同時に、計算装置毎に異なる或る粒子とそれ以外の全ての粒子との間に働くクーロン力またはポテンシャルを計算する時に、或る粒子から適当なカットオフ距離以内にある粒子の座標リストを自動的に作成し、そのリストを基にそれぞれの計算装置で同時に、或る粒子に働くファンデルワールス力またはポテンシャルを計算する構成である。

また、従来のもう一つの多体問題用計算装置として、図５に示すものがある（特許文献２、参照）。図５を参照すると、従来例２に係る多体問題用計算装置は、１つの全粒子座標記憶手段７１を複数の計算手段７２，７３で共有し、アドレス供給手段７４からのアドレス供給によって全座標が順次出力される。ここで、出力された座標は各計算手段における特定粒子とともにある関数の引数とされる。そして、算出された関数の値と予め設定されているカットオフ値とから、出力された座標がカットオフ対象か否かを判断し、カットオフ対象でなければアドレス供給手段７４の供給するアドレスを随時記憶する。

その後、アドレス供給手段７４は、計算手段７２，７３のそれぞれに格納されているアドレスを順次供給する。全粒子座標記憶手段７１は、供給されたアドレスに対応する粒子の座標を出力する。計算手段７２，７３は、全粒子座標記憶手段７１が出力した粒子の座標から特定粒子における物理量を計算するものである。

また、従来において、現実的な計算コストで行う高精度大規模計算方法および装置が提案されている（特許文献３、参照）。従来の高精度大規模計算方法は、量子化学計算による分子間相互作用エネルギーを各分子の重心間距離の関数として表したポテンシャル関数を用い、１つの分子を１つの粒子として取り扱う動力学的計算方法である。

また、特許文献４には、図６に示すように、蛋白質または生理活性ポリペプチドのアミノ酸配列データから当該蛋白質または生理活性ポリペプチドの立体構造における各アミノ酸残基間の空間上の距離データを求め（ステップＳＡ−１）、当該距離データと各アミノ酸の電荷に従って静電的に不安定なアミノ酸残基を特定することにより結合部位を予測するので（ステップＳＡ−２〜４）、蛋白質または生理活性ポリペプチドのアミノ酸配列から静電的に不安定になりそうなアミノ酸残基が結合部位になりやすいことを利用して、高速かつ高精度に結合部位を予測することができる結合部位予測方法、結合部位予測装置等が開示されている。

上述したように、分子動力学法などの多体問題の計算では、複数の粒子からなる系の特定粒子に働く力またはポテンシャルを、系に含まれるそれ以外の全ての粒子との間に働く力またはポテンシャルの総和として計算しなければならない。

さらに、この計算を系に含まれる全ての粒子について行わなければならないため、計算量は膨大になる。

そこで、従来の多体問題用計算装置、例えば、上記特許文献１及び２に示されるように、要求される計算精度に応じて適当なカットオフ距離ｒｃを定め、特定粒子との距離ｒがｒｃ以下である粒子についてのみ、力またはポテンシャルを計算している。このような手法をカットオフと呼ぶ。

図７はカットオフの説明に供せられる図である。図７中の黒点および白点は粒子を示し、あるｉ番目の特定粒子との距離ｒがｒｃ以内の粒子は黒点で示し、それ以外の粒子を白点で示す。黒点で示した粒子のみが、ｉ番目の特定粒子の計算対象となる。

しかし、このように粒子間距離でカットオフを行うと、共有結合で結合された一方の粒子を計算し、他方を計算しないというようなことが起き、例えば双極子を形成している粒子対の片方の粒子のみが計算対象となる場合がある。双極子は正負の同じ大きさの電荷を持つ粒子で構成されるため、その総電荷は０であり、双極子から特定粒子に働く力は小さい。

しかし、片方の粒子のみが計算対象となった場合は大きな力が働き、そのためエネルギーの変動が大きくなり、計算が不安定になる問題がある。このような場合、双極子や残基を構成する全ての粒子を計算対象とすることにより、エネルギー変動は小さくなり、計算は安定する。

そこで、ある特定粒子が属する残基の重心座標と、それ以外の粒子が属する残基の重心座標との距離がカットオフ距離以内であれば、その残基に属する粒子をすべて計算対象とする。

このような手法を残基ベースカットオフと呼ぶ。図８は残基ベースオフの説明に供せられる図である。図８中の黒点および白点は粒子を示し、破線に囲まれた粒子により残基が構成される。図中の×はそれぞれの残基の重心を示している。例えば残基Ｂの重心は特定粒子であるｉ粒子が属する残基Ａの重心からの距離がｒｃ以内であるため、残基Ｂに属する全ての粒子がｉ粒子に対して計算対象となる。また残基Ｃの重心は残基Ａの重心からの距離がｒｃ以上であるた、残基Ｃに属する全ての粒子がｉ粒子に対して計算対象外となる。

特開平８−２８５７５７号公報特開平９−２５１４４９号公報特開２００２−５５９７０号公報特開２００４−１０９０５３号公報

従来の多体問題用計算装置は、カットオフに粒子間距離しか扱えないため、粒子が属する残基の重心座標の距離をカットオフに用いることができず、分子動力学で用いられる残基ベースカットオフによる計算はできないという問題がある。

そこで、本発明の技術的課題は、多体問題用計算装置において、残基ベースカットオフを可能とする多体問題用計算方法と装置とを提供することにある。

本発明によれば、座標記憶手段と、距離計算手段と、距離比較手段とを含む多体問題用計算装置を用いて、結合された複数の粒子からなる系の特定粒子に働く力またはポテンシャルを計算する多体問題用計算方法において、前記座標記憶手段に、入力された各粒子が属する残基の重心座標を取り込み保持・記憶させる座標記憶段階と、前記距離計算手段を用いて特定粒子が属する残基の重心座標とその他の粒子が属する残基の重心座標との距離を計算させる距離計算段階と前記距離比較手段を用いて前記距離計算手段の計算結果とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する距離比較段階とを含み、前記距離計算段階は、粒子が属する残基の重心座標の距離が前記カットオフ距離内にある前記粒子のペアにおいてのみ、力またはポテンシャルを計算し、前記座標記憶段階は、入力された系内の粒子の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を第１の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、入力された前記系内の粒子が属する残基の重心の座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）を第２の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、特定の粒子であるｉ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から取り出し、第３の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、前記ｉ粒子が属する残基の重心の座標を前記第２の座標記憶手段から取り出し、第４の座標記憶手段に記憶させることとを有し、前記距離計算段階は、前記第３の座標記憶手段に記憶されたｉ粒子の座標と前記第１の座標記憶手段から取り出された前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の座標から当該粒子間の距離を計算することと、前記第３の座標記憶部に記憶された前記ｉ粒子の重心座標と前記第２の記憶手段から取り出された前記ｊ粒子の座標から前記残基の重心の距離を計算し、前記距離比較段階は、前記重心座標間の距離と、前記カットオフ距離と比較して、当該カットオフ距離よりも大きければ前記粒子間の距離として計算結果を０とするとともに前記カットオフ値よりも小さい場合には、前記粒子間の距離計算結果である当該粒子間距離から力及びポテンシャルを計算することを特徴とする多体問題用計算方法が得られる。

また、本発明によれば、前記多体問題用計算方法において、前記残基がたんぱく質を構成するアミノ酸であることを特徴とする多体問題用計算方法が得られる。

本発明によれば、前記いずれか一つの多体問題用計算方法において、さらに、前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段のアドレスを指定する第１および第２のアドレスを指定することと、前記第１および第２のアドレスの指定によってアドレスを選択することと、前記アドレスの選択は、外部装置からの粒子書込み命令に対して、前記第２のアドレスの指定によって選択された特定の粒子であるｉ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して前記第３の座標記憶手段に書き込むとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出して、前記第４の座標記憶手段に書き込むこととを含み、前記アドレスの選択によって前記粒子書き込み信号が非活性化された場合に、第１アドレスの指定によって設定されている前記ｉ粒子との計算対象となっている前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の最初のアドレスを選択し、前記ｊ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して、距離計算のために送るとともに、前記ｊ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出し、重心距離計算のために送られ、前記第１のアドレスの指定は、そのアドレスがクロックパルス毎に１だけインクリメントし、これによってｊ粒子に関して順次計算され、系内の全てのｊ粒子について計算が終われば、前記第１のアドレスの指定は、最初のｊ粒子のアドレスを設定し、前記第２のアドレスの指定を１インクリメントさせ、次のｉ粒子に関して逐次計算することを特徴とする多体問題用計算方法が得られる。

また、本発明によれば、入力された、結合された複数の粒子からなる系における各粒子が属する残基の重心座標を記憶する座標記憶手段と、特定粒子が属する残基の重心座標とその他の粒子が属する残基の重心座標との距離を計算する重心の距離計算手段と、前記距離計算手段の計算結果とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する距離比較手段とを含み、前記座標記憶手段は、入力された系内の粒子の座標を取り込み、保持・記憶する第１の座標記憶手段と、入力された前記系内の粒子が属する残基の重心の座標を取り込み、保持・記憶する前記第２の座標記憶手段と、前記第１の座標記憶手段に記憶された特定の粒子であるｉ粒子の座標を取り出し、保持・記憶する第３の座標記憶手段と、前記第２の座標記憶手段から前記ｉ粒子が属する残基の重心の座標を取り出し、保持・記憶する第４の座標記憶手段とを有し、前記距離計算手段は、粒子間の距離を計算する第１の距離計算手段と、前記残基の重心の距離を計算する前記第２の距離計算手段とを含み、前記距離計算手段は、前記第１の距離計算手段により計算された粒子間距離から力もしくはポテンシャルを計算し、前記第１の座標記憶手段は、入力された系内の粒子の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を順番に保持し、前記第２の座標記憶手段は前記第１の座標記憶手段と同じ順番で入力された各粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を保持し、前記第３の記憶手段は、特定の粒子であるｉ粒子の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）が前記第１の座標記憶手段から読み出され書き込まれるとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）が前記第２の座標記憶手段から読み出され、前記第４の座標記憶手段に書き込まれ、前記第２の距離計算手段は、前記第１の座標記憶手段から取り出された前記ｉ粒子とペアのｊ粒子が属する残基の重心座標に基いて前記第４の座標記憶手段８に記憶されている前記ｉ粒子が属する残基の重心座標との距離を計算し、前記第１の距離計算手段は、前記第３の座標記憶手段に記憶されている前記ｉ粒子の座標との距離を計算し、前記距離比較手段は、前記重心座標間の距離と、前記カットオフ距離と比較して、当該カットオフ距離よりも大きければ前記計算手段からの出力を０とするように信号を出力し、前記距離比較手段が前記カットオフ値よりも小さい場合には、前記計算手段の出力を活性化し、前記第１の距離計算手段により計算された粒子間距離により、力及びポテンシャルを計算することを特徴とする多体問題用計算装置が得られる。

また、本発明によれば、前記多体問題用計算装置において、前記残基がたんぱく質を構成するアミノ酸であることを特徴とする多体問題用計算装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの多体問題用計算装置において、さらに、前記第１の座標記憶手段および前記第２の座標記憶手段のアドレスを指定する第１および第２のアドレス手段と、前記第１および第２のアドレス手段からアドレスを選択するアドレス選択手段とを備え、外部装置からの粒子書込み信号が活性化され場合に、前記アドレス選択手段は、前記第２のアドレス手段から選択された特定の粒子であるｉ粒子の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を前記第１の座標記憶手段から読み出して前記第３の記憶手段に書き込むとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）が前記第２の座標記憶手段６から読み出して、前記第４の座標記憶手段に書き込み、前記粒子書き込み信号が非活性化された場合に、前記アドレス選択手段は、第１アドレス選択手段に設定されている前記ｉ粒子との計算対象となっている前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の最初のアドレスを選択し、前記ｊ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して、前記第１の距離計算手段に送るとともに、前記ｊ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出し、前記２の距離計算手段に送られ、
前記第１のアドレス手段は、そのアドレスがクロックパルス毎に１だけインクリメントし、前記ｊ粒子に関して順次計算され、系内の全てのｊ粒子について計算が終われば、第１のアドレス手段に最初のｊ粒子のアドレスを設定し、前記第２のアドレス手段２を１インクリメントさせ、次のｉ粒子について逐次計算することを特徴とする多体問題用計算装置が得られる。

本発明によれば、多体問題用計算装置において、残基ベースカットオフを可能とする多体問題用計算方法と装置とを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明は、複数の粒子からなる系の特定粒子に働く力またはポテンシャルを計算する多体問題用計算装置において、粒子が属する残基（たんぱく質を構成するアミノ酸）の重心座標の距離がカットオフ距離内にある粒子のペアにおいてのみ、力またはポテンシャルを計算する構成を有している。

更に、具体的に説明する。

図１は本発明の実施の形態による多体問題用計算装置を示すブロックである。即ち、図１に示すように、各粒子が属する残基の重心座標を記憶する座標記憶手段６と、特定粒子が属する残基の重心座標とその他の粒子が属する残基の重心座標との距離を計算する重心の距離計算手段１０と、前記距離計算手段とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する距離比較手段１４とを含む構成である。

より具体的に、図１に示す本発明の多体問題用計算装置は、第１のアドレス手段１および第２のアドレス手段２と、アドレス選択手段３と、外部装置内に設けられた粒子書込み信号４を生成する手段（図示せず）と、第１の座標記憶手段５と、第２の座標記憶手段６と、第３の座標記憶手段７と、第４の座標記憶手段８と、第１の距離計算手段９と、第２の距離計算手段１０と、距離選択手段１１と、外部装置に設けられた距離選択信号１２を生成する手段（図示せず）と、距離記憶手段１３と、距離比較手段１４と、計算手段１５と、を有する。

ここで、第１のアドレス手段１および第２のアドレス手段２は、後述する第１の座標記憶手段５および第２の座標記憶手段６のアドレスを指定する。また、アドレス選択手段３は、第１のアドレス手段１と第２のアドレス手段２からアドレスを選択する。第１の座標記憶手段５は、系内の粒子の座標を記憶する。第２の座標記憶手段６は、系内の粒子が属する残基の重心の座標を記憶する。

外部装置からの粒子書込み信号４は、アドレス選択手段３の選択信号を活性化させ、また第３の座標記憶手段７および第４の座標記憶手段８への書込み信号を活性化させる。

第３の座標記憶手段７は、特定の粒子であるｉ粒子の座標を記憶する。また、第４の座標記憶手段８は、ｉ粒子が属する残基の重心の座標を記憶する。また、第１の距離計算手段９は、粒子間の距離を計算する。また、第２の距離計算手段１０は、残基の重心の距離を計算する。

距離選択手段１１は、第２の距離計算手段１０から距離を選択する。また、外部装置からの距離選択信号１２は、距離選択手段１１の選択信号を活性化させる。また、距離記憶手段１３はカットオフ距離を記憶する。距離比較手段１４は、距離選択手段１１により選択された距離と、距離記憶手段１３に記憶されているカットオフ距離を比較する。

さらに、計算手段１５は、第１の距離計算手段９により計算された粒子間距離から力を計算する。

次に、本発明の実施の形態による多体問題用計算装置の動作について説明する。

第１の座標記憶手段５には、図示しない装置によって系内の粒子の座標（ｘ，ｙ，ｚ）が順番に書き込まれ、第２の座標記憶手段６には第１の座標記憶手段５と同じ順番で各粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）が書き込まれているものとする。

まず、図示しない外部装置からの粒子書込み信号４により、選択信号、書き込み信号が活性化され、第２のアドレス手段２に設定されているアドレスがアドレス選択手段３により選択され、特定の粒子であるｉ粒子の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）が第１の座標記憶手段５から読み出され、第３の座標記憶手段７に書き込まれると同時に、ｉ粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）が第２の座標記憶手段６から読み出され、第４の座標記憶手段８に書き込まれる。

次に、図示しない装置からの粒子書込み信号４が非活性化され、第１のアドレス手段１に設定されているｉ粒子との計算対象になる粒子であるｊ粒子の最初のアドレスがアドレス選択手段３により選択され、ｊ粒子の座標が第１の座標記憶手段５から読み出され、ｊ粒子が属する残基の重心座標が第２の座標記憶手段６から読み出される。ここで、ｊ粒子が属する残基の重心座標は、第２の距離計算手段１０により第４の座標記憶手段８に記憶されているｉ粒子が属する残基の重心座標との距離が計算される。

一方で、ｊ粒子の座標は第１の距離計算手段９により、第３の座標記憶手段７に記憶されているｉ粒子の座標との距離が計算される。図示しない外部装置からの距離選択信号１２は選択信号を活性化し、距離選択手段１１により第２の距離計算手段により計算された残基の重心座標の距離が選択され、距離比較手段１４により、図示しない外部装置からの信号により距離記憶手段１３に設定されているカットオフ距離と比較され、カットオフ距離よりも大きければその出力が活性化される。

距離比較手段１４の出力が活性化されている場合には、計算手段１５のＺＥＲＯ入力が活性化され、力の計算を無条件で０にする。

ここで、計算手段１５のＺＥＲＯ入力が活性化されていない場合は、第１の距離計算手段９により計算された粒子間距離により、力やポテンシャルを計算する。

第１のアドレス手段１は、たとえばアップカウンタで構成され、そのアドレスがクロックパルス毎に１だけインクリメントし、ｊ粒子が順次計算される。系内の全てのｊ粒子について計算が終われば、第１のアドレス手段１に最初のｊ粒子のアドレスを設定し、たとえばアップカウンタで構成される第２のアドレス手段２を１インクリメントさせ、次のｉ粒子について計算する。

以上は各粒子が属する残基の重心座標の距離でカットオフを行う場合の説明であって、図示しない外部装置からの選択信号により距離選択手段１２の非活性化すると、距離選択手段１１により第１の距離計算手段９により計算された粒子間の距離が選択されることにより、粒子座標の距離でカットオフを行うことができる。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態においては、各粒子が属する残基の重心座標を記憶する手段と、重心座標の距離を計算する手段と、重心座標の距離とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する手段を設けているため、残基ベースカットオフで計算できる。

また、本発明の第１の実施の形態においては、力又はポテンシャルの計算を指示する手段の入力として、残基の重心座標の距離または粒子の座標の距離を選択する手段を設けているため、粒子間距離によるカットオフも計算することができる。

図２は本発明の第２の実施の形態による多体問題用計算装置を示すブロック図である。図２を参照すると、その基本的構成は、第１の座標記憶手段５と第２の座標記憶手段６の接続が並列から縦列になった他は第１の実施の形態と同様である。これによって、粒子が属する残基の重心座標を記憶する手段についてさらに工夫している。

すなわち、各粒子が属する残基の重心座標を記憶する座標記憶手段６は、各粒子の座標を記憶する座標記憶手段５と接続されている。各粒子の座標を記憶する座標記憶手段５は、各粒子の座標に加え、各粒子が属する残基の番号を記憶する。座標記憶手段６は各残基の重心座標を順番に記憶する。座標記憶手段５から読み出された粒子が属する残基の番号により、座標記憶手段６から粒子が属する残基の座標が読み出される。

このように、本第２の実施の形態においては、座標記憶手段６に全ての粒子について各粒子が属する残基の重心座標を記憶する必要はなく、残基の数だけ重心座標を記憶すればよい。通常、残基は複数の粒子により構成されるため、座標記憶手段６に必要な記憶容量を減らすことができる。

図３は図２の座標記憶手段５と座標記憶手段６との対応関係を示す図である。図３の左側は、各粒子の座標と粒子が属する残基の番号を記憶する座標記憶手段５であり、右側は残基の重心座標を記憶する座標記憶手段６である。例えば、残基は平均して４つの粒子で構成されているとすると、座標記憶手段６の容量は座標記憶手段５の４分の１あればいい。

なお、本発明の第２の実施の形態においても、第１の実施の形態による効果を有することは言うまでも無い。

以上の説明の通り、本発明に係る多体問題用計算方法および装置は、分子動力学法における力またはポテンシャルの計算を、効率よく行うための専用計算装置に適用される。

本発明の実施の形態による多体問題用計算装置を示すブロックである。本発明の第２の実施の形態による多体問題用計算装置を示すブロック図である。図２の座標記憶手段５と座標記憶手段６との対応関係を示す図である。従来技術の一例による多体問題用計算装置の構成を示す図である。従来技術による他の例による多体問題用計算装置の構成を示す図である。従来技術による１つの配列情報からたんぱく質の結合部位を探す方法を示すフローチャートである。カットオフの説明に供せられる図である。残基ベースオフの説明に供せられる図である。

符号の説明

１第１のアドレス手段
２第２のアドレス手段
３アドレス選択手段
４粒子書込み信号
５第１の座標記憶手段
６第２の座標記憶手段
７第３の座標記憶手段
８第４の座標記憶手段
９第１の距離計算手段
１０第２の距離計算手段
１１距離選択手段
１２距離選択信号
１３距離記憶手段
１４距離比較手段
１５計算手段
５１アドレス手段
５２，６２座標データ選択手段
５３座標記憶手段
５４，６４粒子間距離の計算手段
５５，６５ｉ粒子の座標記憶手段
５６，６６比較手段
５７，６７カットオフ距離の記憶手段
５８，６８カットオフ距離内の粒子座標記憶手段
５９，７９アドレス手段
７１全粒子座標記憶手段
７２，７３計算手段
７４アドレス供給手段

Claims

座標記憶手段と、距離計算手段と、距離比較手段とを含む多体問題用計算装置を用いて、結合された複数の粒子からなる系の特定粒子に働く力またはポテンシャルを計算する多体問題用計算方法において、
前記座標記憶手段に、入力された各粒子が属する残基の重心座標を取り込み保持・記憶させる座標記憶段階と、
前記距離計算手段を用いて特定粒子が属する残基の重心座標とその他の粒子が属する残基の重心座標との距離を計算させる距離計算段階と
前記距離比較手段を用いて前記距離計算手段の計算結果とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する距離比較段階とを含み、
前記距離計算段階は、粒子が属する残基の重心座標の距離が前記カットオフ距離内にある前記粒子のペアにおいてのみ、力またはポテンシャルを計算し、
前記座標記憶段階は、入力された系内の粒子の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を第１の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、
入力された前記系内の粒子が属する残基の重心の座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）を第２の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、
特定の粒子であるｉ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から取り出し、第３の座標記憶手段に取り込み保持・記憶させることと、
前記ｉ粒子が属する残基の重心の座標を前記第２の座標記憶手段から取り出し、第４の座標記憶手段に記憶させることとを有し、
前記距離計算段階は、前記第３の座標記憶手段に記憶されたｉ粒子の座標と前記第１の座標記憶手段から取り出された前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の座標から当該粒子間の距離を計算することと、
前記第３の座標記憶部に記憶された前記ｉ粒子の重心座標と前記第２の記憶手段から取り出された前記ｊ粒子の座標から前記残基の重心の距離を計算し、
前記距離比較段階は、前記重心座標間の距離と、前記カットオフ距離と比較して、当該カットオフ距離よりも大きければ前記粒子間の距離として計算結果を０とするとともに前記カットオフ値よりも小さい場合には、前記粒子間の距離計算結果である当該粒子間距離から力及びポテンシャルを計算することを特徴とする多体問題用計算方法。
請求項１に記載の多体問題用計算方法において、前記残基がたんぱく質を構成するアミノ酸であることを特徴とする多体問題用計算方法。
請求項１又は２に記載の多体問題用計算方法において、さらに、前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段のアドレスを指定する第１および第２のアドレスを指定することと、前記第１および第２のアドレスの指定によってアドレスを選択することと、前記アドレスの選択は、外部装置からの粒子書込み命令に対して、前記第２のアドレスの指定によって選択された特定の粒子であるｉ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して前記第３の座標記憶手段に書き込むとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出して、前記第４の座標記憶手段に書き込むこととを含み、
前記アドレスの選択によって前記粒子書き込み信号が非活性化された場合に、第１アドレスの指定によって設定されている前記ｉ粒子との計算対象となっている前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の最初のアドレスを選択し、前記ｊ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して、距離計算のために送るとともに、前記ｊ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出し、重心距離計算のために送られ、
前記第１のアドレスの指定は、そのアドレスがクロックパルス毎に１だけインクリメントし、これによってｊ粒子に関して順次計算され、系内の全てのｊ粒子について計算が終われば、前記第１のアドレスの指定は、最初のｊ粒子のアドレスを設定し、前記第２のアドレスの指定を１インクリメントさせ、次のｉ粒子に関して逐次計算することを特徴とする多体問題用計算方法。
入力された、結合された複数の粒子からなる系における各粒子が属する残基の重心座標を記憶する座標記憶手段と、特定粒子が属する残基の重心座標とその他の粒子が属する残基の重心座標との距離を計算する重心の距離計算手段と、前記距離計算手段の計算結果とカットオフ距離を比較しカットオフ距離以内であれば力またはポテンシャルの計算を指示する距離比較手段とを含み、
前記座標記憶手段は、入力された系内の粒子の座標を取り込み、保持・記憶する第１の座標記憶手段と、入力された前記系内の粒子が属する残基の重心の座標を取り込み、保持・記憶する前記第２の座標記憶手段と、前記第１の座標記憶手段に記憶された特定の粒子であるｉ粒子の座標を取り出し、保持・記憶する第３の座標記憶手段と、前記第２の座標記憶手段から前記ｉ粒子が属する残基の重心の座標を取り出し、保持・記憶する第４の座標記憶手段とを有し、
前記距離計算手段は、粒子間の距離を計算する第１の距離計算手段と、前記残基の重心の距離を計算する前記第２の距離計算手段とを含み、
前記距離計算手段は、前記第１の距離計算手段により計算された粒子間距離から力もしくはポテンシャルを計算し、
前記第１の座標記憶手段は、入力された系内の粒子の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を順番に保持し、前記第２の座標記憶手段は前記第１の座標記憶手段と同じ順番で入力された各粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を保持し、前記第３の記憶手段は、特定の粒子であるｉ粒子の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）が前記第１の座標記憶手段から読み出され書き込まれるとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）が前記第２の座標記憶手段から読み出され、前記第４の座標記憶手段に書き込まれ、
前記第２の距離計算手段は、前記第１の座標記憶手段から取り出された前記ｉ粒子とペアのｊ粒子が属する残基の重心座標に基いて前記第４の座標記憶手段８に記憶されている前記ｉ粒子が属する残基の重心座標との距離を計算し、
前記第１の距離計算手段は、前記第３の座標記憶手段に記憶されている前記ｉ粒子の座標との距離を計算し、
前記距離比較手段は、前記重心座標間の距離と、前記カットオフ距離と比較して、当該カットオフ距離よりも大きければ前記計算手段からの出力を０とするように信号を出力し、前記距離比較手段が前記カットオフ値よりも小さい場合には、前記計算手段の出力を活性化し、前記第１の距離計算手段により計算された粒子間距離により、力及びポテンシャルを計算することを特徴とする多体問題用計算装置。
請求項４に記載の多体問題用計算装置において、前記残基がたんぱく質を構成するアミノ酸であることを特徴とする多体問題用計算装置。
請求項４又は５に記載の多体問題用計算装置において、さらに、前記第１の座標記憶手段および前記第２の座標記憶手段のアドレスを指定する第１および第２のアドレス手段と、前記第１および第２のアドレス手段からアドレスを選択するアドレス選択手段とを備え、外部装置からの粒子書込み信号が活性化され場合に、前記アドレス選択手段は、前記第２のアドレス手段から選択された特定の粒子であるｉ粒子の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を前記第１の座標記憶手段から読み出して前記第３の記憶手段に書き込むとともに、前記ｉ粒子が属する残基の重心座標（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ，Ｒｚｉ）が前記第２の座標記憶手段６から読み出して、前記第４の座標記憶手段に書き込み、
前記粒子書き込み信号が非活性化された場合に、前記アドレス選択手段は、第１アドレス選択手段に設定されている前記ｉ粒子との計算対象となっている前記ｉ粒子とペアのｊ粒子の最初のアドレスを選択し、前記ｊ粒子の座標を前記第１の座標記憶手段から読み出して、前記第１の距離計算手段に送るとともに、前記ｊ粒子が属する残基の重心座標を前記第２の座標記憶手段から読み出し、前記２の距離計算手段に送られ、
前記第１のアドレス手段は、そのアドレスがクロックパルス毎に１だけインクリメントし、前記ｊ粒子に関して順次計算され、系内の全てのｊ粒子について計算が終われば、第１のアドレス手段に最初のｊ粒子のアドレスを設定し、前記第２のアドレス手段２を１インクリメントさせ、次のｉ粒子について逐次計算することを特徴とする多体問題用計算装置。