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分子对接，也称为分子识别，是由两个具有特定构象的自由单体分子相互作用构成复合物的复杂过程，涉及分子之间的空间匹配和能量优化。蛋白质识别关键区域的研究对于揭示生命现象的本质规律、提高药物设计效率及降低新药物开发的成本和周期有着重大的应用价值。蛋白质分子场的计算具有相当的挑战性，目前有两类方法可以计算蛋白质分子场，一类是基于分子力学的方法，另一类是基于量子化学的方法。本文设计并实现了一种基于GPU/CPU异构的集群系统，根据生物计算的特点对异构集群进行数据结构和算法设计，建立起基于GPU的kd-tree构造和访问的高效算法以提高系统并行计算的性能。本文实现了基于量子化学的蛋白质分子场的快速线性标度计算、多分辨率、高精度计算，有助于分析和理解大分子对接中静态结构、动态构象、能量变化、反应速率、结合强度等本质规律。