The zero‐multiple summation method (ZMM) is a cutoff‐based method for calculating electrostatic interactions in molecular dynamics simulations, utilizing an electrostatic neutralization principle as a physical basis. Since the accuracies of the ZMM have been revealed to be sufficient in previous studies, it is highly desirable to clarify its practical performance. In this paper, the performance of the ZMM is compared with that of the smooth particle mesh Ewald method (SPME), where the both methods are implemented in molecular dynamics software package GROMACS. Extensive performance comparisons against a highly optimized, parameter‐tuned SPME implementation are performed for various‐sized water systems and two protein–water systems. We analyze in detail the dependence of the performance on the potential parameters and the number of CPU cores. Even though the ZMM uses a larger cutoff distance than the SPME does, the performance of the ZMM is comparable to or better than that of the SPME. This is because the ZMM does not require a time‐consuming electrostatic convolution and because the ZMM gains short neighbor‐list distances due to the smooth damping feature of the pairwise potential function near the cutoff length. We found, in particular, that the ZMM with quadrupole or octupole cancellation and no damping factor is an excellent candidate for the fast calculation of electrostatic interactions. © 2018 Wiley Periodicals, Inc.

中文翻译：

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现代分子动力学软件中零多极求和法的性能评价

零多重求和法 (ZMM) 是一种基于截止值的方法，用于在分子动力学模拟中计算静电相互作用，利用静电中和原理作为物理基础。由于在先前的研究中已经表明 ZMM 的精度是足够的，因此非常需要阐明其实际性能。在本文中，ZMM 的性能与光滑粒子网格 Ewald 方法 (SPME) 的性能进行了比较，这两种方法都在分子动力学软件包 GROMACS 中实现。针对不同大小的水系统和两个蛋白质-水系统，对高度优化的、参数调整的 SPME 实施进行了广泛的性能比较。我们详细分析了性能对潜在参数和CPU内核数量的依赖性。尽管 ZMM 使用比 SPME 更大的截止距离，但 ZMM 的性能与 SPME 相当或更好。这是因为 ZMM 不需要耗时的静电卷积，并且由于在截止长度附近的成对势函数的平滑阻尼特征，ZMM 获得了较短的邻居列表距离。我们特别发现，具有四极或八极抵消且没有阻尼因子的 ZMM 是快速计算静电相互作用的绝佳候选者。© 2018 Wiley Periodicals, Inc. 这是因为 ZMM 不需要耗时的静电卷积，并且由于在截止长度附近的成对势函数的平滑阻尼特征，ZMM 获得了较短的邻居列表距离。我们特别发现，具有四极或八极抵消且没有阻尼因子的 ZMM 是快速计算静电相互作用的绝佳候选者。© 2018 Wiley Periodicals, Inc. 这是因为 ZMM 不需要耗时的静电卷积，并且由于在截止长度附近的成对势函数的平滑阻尼特征，ZMM 获得了较短的邻居列表距离。我们特别发现，具有四极或八极抵消且没有阻尼因子的 ZMM 是快速计算静电相互作用的绝佳候选者。© 2018 Wiley Periodicals, Inc.