Список программных пакетов, которые опробованы пользователями на вычислительных ресурсах МСЦ РАН.
В списке централизовано установленные пакеты указаны со ссылкой на почту администратора. Если такой ссылки нет, то пакеты, при наличии прав на использование, должны быть установлены отдельно в директориях пользователей.
*В инструкциях могут быть неточности. При возникновении проблем с использованием пакетов пишите на адрес электронной почты дежурного администратора и/или vasp_admin
Используется для решения ряда задач квантово-механических расчетов с высокой вычислительной сложностью и относительной независимостью параметров от результатов расчетов предыдущих задач. Поэтому, помимо встроенной поддержки параллельных вычислений (на базе MPI), возможна параллелизация выполняемых задач по данным. ППП обеспечивает решение теоретических задач – вычисление полной энергии, плотности заряда и электронной структуры атомных систем (молекулы и периодические твердые тела). Вычисления в ППП AbInit основаны на применении теории функционала электронной плотности, псевдопотенциалов, базиса из присоединенных и расширенных плоских волн. ППП Abinit позволяет использовать теорию возмущения многих тел (GW-приближение) и теорию функционала, зависящую от времени. Он обеспечивает режим оптимизации атомной геометрии под действием межатомных DFT-сил и внешнего давления, а также позволяет проводить моделирование молекулярной динамики, используя эти силы, с определением колебательно-фононных, диэлектрических, механических и термодинамических свойств твердых тел. AbInit позволяет оптимизировать геометрию исследуемой системы, минимизируя силы или напряжения, проводить молекулярно-динамическое моделирование, вычислять распределение электронной плотности, определять динамическую матрицу, эффективный заряд и многое другое. Распространяется на основе GPL.
По вопросам использования установленного пакета Abinit можно обратиться к администратору: vasp_admin@jscc.ru
Инструкция по использованию пакета Abinit
Ссылка: http://www.abinit.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программный пакет выполняющий расчеты характеристик атомов и молекул с использованием подходов квантовой механики.
Ссылка: http://aim.tkgristmill.com
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Дистрибутив языков программирования на основе Python, включающий набор популярных свободных библиотек.
Информация об использовании на МВС-10П ОП
Категории: языки программирования / programming language
Библиотека, реализующая методы решения систем уравнений с разреженной матрицей. Содержит следующие методы: метод сопряженных градиентов (CG), обобщенный метод минимальных невязок (GMRES), квадратичный метод сопряженных градиентов (CGS), метод квазиминимальных невязок (TFQMR), метод бисопряженного градиента (BiCGSTAB) со стабилизацией.
Ссылка: http://rsusu1.rnd.runnet.ru/tutor/method/m3/page08.html
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Basic Linear Algebra Subprograms
BLAS содержит подпрограммы для реализации базовых операций линейной алгебры при работе с векторами и матрицами. Этот стандарт используется в большинстве других библиотек, в частности в LAPACK. Это стандарт де-факто, первая его версия была принята в 1979 году. Выделяют несколько уровней BLAS: векторные операции, операции вектор на матрицу — это второй уровень, и матричные операции. Существует реализация интерфейса для BLAS на С, на Fortran, для Fortran 95. BLAS может работать с матрицами, хранящимися в разных форматах в зависимости от их видов: ленточные, симметричные, упакованный формат и так далее. Существуют различные расширения BLAS: Sparce BLAS – это работа с разреженными матрицами и PBLAS (Parallels BLAS) для работы на кластерах, на системах с распределенной памятью, с реализацией через MPI.
Ссылка: http://www.netlib.org/blas/
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Собрание библиотек классов, использующих функциональность языка C++ и предоставляющих удобный кроссплатформенный высокоуровневый интерфейс для лаконичного кодирования различных повседневных подзадач программирования (работа с данными, алгоритмами, файлами, потоками и т. п.). Свободно распространяются по лицензии Boost Software License вместе с исходным кодом. Проект был создан после принятия стандарта C++, когда многие были недовольны отсутствием некоторых библиотек в STL. Проект является своего рода испытательным полигоном для различных расширений языка и части библиотек, которые являются кандидатами на включение в следующий стандарт C++. Boost имеет заметную направленность на исследования и расширяемость (метапрограммирование и обобщённое программирование с активным использованием шаблонов). Охватывает следующие области: алгоритмы, обход ошибок в компиляторах, не соответствующих стандарту, многопоточное программирование, контейнеры, юнит-тестирование, структуры данных, функциональные объекты, обобщённое программирование, графы, работа с геометрическими данными, ввод-вывод, межъязыковая поддержка, итераторы, математические и числовые алгоритмы, работа с памятью, синтаксический и лексический разбор, метапрограммирование на основе препроцессора, умные указатели, обработка строк и текста, метапрограммирование на основе шаблонов.
Ссылка: http://www.boost.org
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
CFD General Notation System
Пакет, реализующий переносимый и расширяемый стандарт по хранению и извлечению расчетных CFD данных.
Ссылка: http://cgns.sourceforge.net
Категории: работа с данными / data processing
Car-parrinello 2000
Программный пакет для моделирования поведения атомов и молекул в твердом теле, жидкостях, молекулярных и биологических системах. Предоставляет удобную рабочую среду для применения различных методов, таких как теория функционала плотности (DFT) с использованием метода Гаусса и метода распространения плоских волн.
Инструкция по использованию пакета https://www.jscc.ru/cp2k/
Ссылка: https://www.cp2k.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Car-Perrinello Molecular Dynamics
Программный пакет, позволяющий выполнять расчеты квантово-механической молекулярной динамики с помощью метода Кара-Парринелло. В отличие от классической молекулярной динамики молекулярная динамика Кара-Парринелло позволяет включить в расчет взаимодействия электронов в расчетах энергии, силы и движения.
Ссылка: http://www.cpmd.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа CRYSTAL17 построена на базе метода функционала плотности. Блоховские функции периодических систем разлагаются как линейные комбинации атомно-центрированных гауссовых функций. В этом основное отличие CRYSTAL от таких пакетов, как Wien2k, VASP или Quantum Espresso, где Блоховские функции раскладываются по плоским волнам. Подход, основанный на атомно-центрированных функциях, дает значительное преимущество в скорости расчетов электронной структуры (полупроводников) по сравнению с плосковолновыми программами при использовании метода Хартри-Фока (гибридных функционалов). Программа CRYSTAL учитывает пространственную симметрию. Для молекул предусмотрены точечные симметрии, совместимые с трансляционной симметрией. Возможна винтовая симметрия (до 48 порядка). Код может быть использован для последовательных исследований физических и химических свойств молекул, полимеров, нанотрубок, поверхностей и кристаллических твердых тел.
Полный список функций можно найти на сайте https://www.crystal.unito.it/
По вопросам использования пакета CRYSTAL обращайтесь к администратору: vasp_admin@jscc.ru
Ссылка: https://www.crystal.unito.it/
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа для расчетов молекулярной электронной структуры.
Ссылка: http://www.daltonprogram.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Нейросетевой пакет глубокого обучения, основанный на обработке данных первопринципных расчетов (VASP, Quantum Espresso,…), для построения модели межатомной потенциальной энергии и силового поля, а также для выполнения молекулярной динамики (МД). DeePMD может быть легко интегрирован со стандартным программным обеспечением классической молекулярной динамики (LAMMPS, OpenMM, GROMACS и т. д.). DeePMD-kit позволяет повысить скорость расчета молекулярной динамики на несколько порядков по сравнению с квантовой молекулярной динамикой, при этом сохраняя точность ab initio расчетов. DeePMD может применяться, как для описания отдельных молекул, так и для кристаллов и неупорядоченных систем.
Инструкции по использованию пакета DEEPMD на суперкомпьютере МВС-10П ОП
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программных пакет для моделирования больших молекулярных систем.
Ссылка: http://www.ccp5.ac.uk/software
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Distributed virtual machine
DVM-система, созданная в ИПМ им. М.В.Келдыша РАН при активном участии аспирантов и студентов факультета ВМК МГУ им. М.В.Ломоносова, предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. Поскольку директивы невидимы для стандартных компиляторов, программист может иметь одну программу и для последовательного, и для параллельного выполнения на ЭВМ разной архитектуры.
Ссылка: http://dvm-system.org/ru/download
Категории: разработка приложений / software development
Система управления квантово-химическими задачами на вычислительных кластерах. Благодаря удобному диалоговому интерфейсу, работа с расчетными задачами превращается в веселую игру, а все рутинные команды выполняются сами по себе, без участия пользователя. Реализована возможность пакетной обработки результатов квантово-химических вычислений, куда входят достаточно сложные алгоритмы по анализу выходных данных – моделирование спектров, построение таблиц, удобных для копирования в научную статью, анализ данных о возбужденных состояниях молекул и нелинейно-оптических свойствах среды. Одним из составляющих элементов EasyQuanto является модуль Shedule – резидентное приложение, которое отвечает за автоматический запуск задач путем непрерывного отслеживания очереди. В ядро EasyQuanto встроено множество команд ОС Linux и интерфейса MPI (универсальный интерфейс передачи сообщений между вычислительными модулями на вычислительных кластерах). В настоящее время EasyQuanto работает с квантово-химическими программами PRIRODA и GAMESS-US.
Ссылка: http://prof-ras.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=537:&Itemid=108
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
An all-electron full-potential linearised augmented-plane wave (LAPW) code with many advanced features.
Квантово-химический пакет для моделирования методами DFT (Density Functional Theories, теория функционала плотности).
Свободно распространяемый пакет с открытым кодом, распространение пакета и его исходных кодов соответствует лицензии GNU General Public License.
По вопросам использования пакета ELK можно обратиться к администратору:
vasp_admin@jscc.ru
Инструкции по использованию пакета ELK на суперкомпьютере МВС-10П ОП
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
The Fastest Fourier Transform in the West
Библиотека FFTW является набором модулей на языках Си и Фортран для вычисления быстрого преобразования Фурье (БПФ). FFTW позволяет работать как с действительными, так и с комплексными числами, с произвольным размером входных данных, т.е. с длиной данных, не обязательно являющейся числом, кратным 2 в степени n. Библиотека также включает модули параллельной обработки БПФ, которые позволяют использовать ее на многопроцессорных машинах с общей и распределенной памятью. FFTW состоит из четырех различных вариантов вычисления БПФ: одномерное преобразование Фурье для комплексных чисел, многомерное преобразование Фурье для комплексных чисел, одномерное преобразование Фурье для действительных чисел, многомерное преобразование Фурье для действительных чисел. При использовании модуля параллельной обработки на каждом процессоре обрабатывается свое подмножество точек. Функция создания плана для параллельной обработки принимает, в дополнение к стандартным параметрам, значение коммуникатора для набора процессов (MPI_COMM_WORLD или другой коммуникатор). Обмен данными производиться с помощью функций MPI_Alltoall или MPI_Alltoallv в зависимости от алгоритма распределения данных по процессорам.
Ссылка: http://www.fftw.org
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
PCGAMESS/Firefly
Ранее известен как PC GAMESS – одна из самых популярных и высокопроизводительных программ для теоретического исследования свойств химических систем, позволяет рассчитывать энергию, геометрию и структуры молекул, частоты их колебаний, а также разнообразные свойства молекул в газовой фазе и в растворе, как в основном, так и в возбужденных состояниях. Основное направление – расчет больших и сверхбольших молекулярных систем. Достоинством пакета является широкомасштабный охват основных вычислительных квантово-химических алгоритмов и реализация для большого количества процессорных архитектур и параллельных сред. Основные возможности программы Firefly близки таковым для ППП GAMESS-US.
Ссылка: http://classic.chem.msu.su/gran/firefly
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
General Atomic and Molecular Electronic Structure System
Свободно распространяемый прикладной программный пакет, позволяет рассчитывать энергию, геометрию и структуры молекул, частоты их колебаний, а также разнообразные свойства молекул в газовой фазе и в растворе, как в основном, так и в возбужденных состояниях. Основное направление – развитие методов расчета сверхбольших молекулярных систем.
Ссылка: http://www.msg.chem.iastate.edu/GAMESS
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Gerris flow solver
2D-3D, пакет ориентированный на решение задач вычислительной гидродинамики (несжимаемаемые течения, уравнения Эйлера, Стокса или Навье–Стокса), поддерживает адаптивные сетки, расчёт переноса веществ в жидкости, распараллеливание по MPI, использует метод Volume-of-Fluid для отслеживания границы между жидкостями, постановка задачи описывается в виде графа, геометрия твердых объектов может быть импортирована из приложений CAD и 3D-моделирования, лицензия GPL.
Ссылка: http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page
Категории: вычислительная гидрогазодинамика / computational fluid dynamics
GROningen MAchine for Chemical Simulations
Пакет молекулярной динамики для моделирования физико-химических процессов, в том числе – динамики крупных молекулярных систем (10^3 – 10^6 частиц). Представляет собой набор программ, предназначенных для расчета траекторий движения отдельных частей молекулы, аппроксимированной механической системой физических материальных точек, связанных набором сил. Пакет предназначается в основном для моделирования крупных молекул, в том числе биомолекул (белки и липиды), имеющих много связанных взаимодействий между атомами. GROMACS является пакетом прикладного программного обеспечения для расчетов как классической молекулярной динамики различных систем, так и с использованием сторонних квантово-механических пакетов таких как Gaussian, Mopac, GAMESS-UK, ORCA, гибридных расчетов (QM/MM). GROMACS обладает высоким уровнем параллелизации, рассчитанным на использование на выскопроизводительных кластерах и суперкомпьютерах с разделяемой памятью. Имеет две реализации параллельных алгоритмов: с использованием MPI-2 и с использованием POSIX threads/NPTL. Из дополнительных возможностей – поддержка выполнения части вычислений на GPU. GROMACS является программным обеспечением с открытым исходным кодом, выпущенным под лицензией GPL.
Ссылка: http://www.gromacs.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
GNU Scientific Library
Математическая библиотека, содержащий функционал, касающийся самых разных областей математики. Основные направления: комплексные числа, поиск корней многочленов, специальные функции, векторы и матрицы, перестановки, сортировка, поддержка BLAS, линейная алгебра, поиск собственных значений матриц, быстрое преобразование Фурье, случайные числа, псевдослучайные числа и генераторы псевдослучайных чисел, статистические гистограммы, реализация работы с кортежами, методы интегрирования Монте-Карло, дифференциальные уравнения, интерполяционные модели, реализация чебышевских приближений, дискретное преобразование Хенкеля, методы наименьших квадратов, сплайны.
Ссылка: http://www.gnu.org/software/gsl
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
GNU Triangulated surface library
Программа для работы с трехмерными сетками и поверхностями.
Ссылка: http://gts.sourceforge.net
Категории: пре- и постобработка / pre/post processing
General Utility Lattice Program
Программный пакет, предназначенный для симуляции полимеров и поверхностей.
Ссылка: http://cryst.geol.msu.ru/courses/comp_po/manual.pdf
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Hierarchical data format 5
Библиотека поддержки формата файлов, разработанного для хранения большого количества цифровой информации. Первоначально формат был разработан Национальным центром суперкомпьютерных приложений, сейчас поддерживается некоммерческой организацией HDF Group.
Ссылка: http://www.hdfgroup.org/HDF5
Категории: работа с данными / data processing
Библиотека для решения больших систем линейных уравнений с разреженной матрицей на массивно-параллельных вычислительных системах.
Ссылка: http://computation.llnl.gov/project/linear_solvers/software.php
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Intel Math Kernel Library
Intel MKL предлагает высоко оптимизированные, многопоточные математические подпрограммы для научных, инженерных и финансовых приложений, которые требуют максимальной производительности. Библиотека имеет высочайшую производительность математической библиотеки, оптимизированной для семейства процессоров Intel Itanium, Intel Xeon, Intel Pentium 4, и Intel Core2 Duo. Особое внимание уделено многопоточной оптимизации для новых процессоров серии Quad-Core Intel Xeon processor 5300. Производительность Intel MKL сравнима с производительностью других математических библиотек на не Intel процессорах. В Intel MKL библиотеке используется встроенный параллелизм, чтобы автоматически получать отличную скалируемость на системах мультипроцессоров, включающих последние 2х и 4х ядерные. В Intel MKL Level-3 BLAS, Быстрое преобразование Фурье, и векторная математика распараллелина на основе технологии OpenMP. В отличие он некоторых альтернативных математических библиотек, которые требуют приобрести отдельно продукты с интерфейсами С и Фортран, Intel MKL включает оба эти интерфейса.
Ссылка: http://software.intel.com/en-us/intel-mkl
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator
Предназначен для моделирования физико-химических процессов с использованием уравнений классической молекулярной динамики (уравнений Ньютона). Атомы в молекулах рассматриваются как материальные точки, взаимодействующие посредством потенциальных полей. Данный пакет распространяется в виде исходного кода по лицензии GPL и создан специально для работы на высокопроизводительных параллельных системах. Он использует MPI для работы на системах с распределенной памятью, написан на языке C++. LAMMPS является многофункциональным продуктом, который позволяет моделировать физические процессы и химические реакции, происходящие в самых разных системах, таких как атомные системы, жидкости, кристаллы металлов и полупроводников, полимеры, белки, ДНК, гранулярные материалы, эллипсоидальные частицы, точечные диполи, крупнозернистые мезомасштабные модели, а также комбинации всего вышеперечисленного.
Использование hyper threading – HT для расчётов
Ссылка: http://www.lammps.sandia.gov
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Linear Algebra PACKage
Библиотека с открытым исходным кодом, содержащая методы для решения основных задач линейной алгебры, написанная с использованием высокооптимизированной библиотеки BLAS.
Ссылка: http://www.netlib.org/lapack
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Библиотека для поддержки формата изображения PNG.
Ссылка: http://libpng.org/pub/png/libpng.html
Категории: пре- и постобработка / pre/post processing
Программная библиотека, написанная на языке Фортран, которая содержит набор подпрограмм для анализа и решения плотных систем линейных алгебраических уравнений.
Ссылка: https://ru.wikipedia.org/wiki/LINPACK
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Платформонезависимая библиотека MathGL предназначена для построения широкого спектра графиков (кривых, поверхностей, поверхностей уровня и т.д.). Экспортирует полученные графики в растровые и векторные файлы EPS/SVG. Есть оконные (GLUT/FLTK/Qt) и консольные инструменты. MathGL можно использовать с C, Fortran, Python, Octav, Lua. Возможности MathGL: высококачественные научные графики; более 50 видов графиков для 1D, 2D, 3D массивов данных, в том числе специальных химических и статистических; поддержка функций для обработки данных и сценариев MGL языка для упрощения черчения данных; поддержка нескольких типов прозрачности и сглаживаний, векторные шрифты и TeX символы, произвольные криволинейные системы координат и т.д.
Ссылка: https://sourceforge.net/projects/mathgl
Категории: пре- и постобработка / pre/post processing
Программа для моделирования электромагнитных систем, которая в своей основе использует Метод конечных разностей во временной области (FTDT). С помощью этого метода происходит расчет электромагнитных полей в различных структурах. При этом все пространство разбивается на дискретную сетку, а затем вычисления происходят через равные промежутки времени. Чем меньше временной и пространственный шаг, тем выше точность вычислений, а значит можно проводить моделирование практических задач с высокой точностью. Позволяет проводить расчеты в одно-, двух и трехмерных пространствах. Позволяет делать расчеты электрической и магнитной проницаемостей, эффекты дисперсии в электромагнитных полях, а также позволяет проводить расчеты нелинейных диэлектрических и магнитных материалов.
Ссылка: http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/Meep
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа, реализующая партицирование графов и конечноэлементных сеток.
Ссылка: http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/metis/overview
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
MIT Photonic-Bands
Программный пакет MIT Photonic-Bands (MPB) – это бесплатный пакет для расчета полосно-пропускающих структур (их дисперсионных соотношений) и электромагнитных мод периодических диэлектрических структур, как на серийных, так и на параллельных компьютерах. Пакет разработан Стивеном Джонсоном в Массачусетском технологическом институте совместно с группой Ab Initio Physics. Этот программный пакет вычисляет собственные гармонические моды электромагнитной системы, решая уравнения Максвелла для периодических диэлектрических структур с произвольными волновыми векторами, используя полно-векторный трехмерные методы. Пакет изначально разрабатывался для анализа фотонных кристаллов (полосно-пропускающих материалов, использующихся в фотонике), но он также применим для многих других задач оптики, таких как расчет волноводных и резонаторных систем. Например, его можно использовать для нахождения собственных мод волновода с произвольным поперечным сечением.
Ссылка: http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/MIT_Photonic_Bands
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
MUltifrontal Massively Parallel sparse direct Solver
Программный комплекс для решения разреженных СЛАУ. Данный комплекс позволяет решать системы как с симметричными, так и с несимметричными матрицами. MUMPS является одним из ведущих академических прямых решателей разреженных СЛАУ. Он разрабатывается с 1996 г. в университетах Лиона, Тулузы, Бордо, регулярно обновляется, реализует обширную функциональность, имеет хорошую репутацию и большой спектр приложений. MUMPS распространяется бесплатно в исходных кодах по лицензии Public Domain, что допускает его переработку сторонними группами и не накладывает существенных ограничений на использование. MUMPS имеет высокопроизводительную MPI-реализацию для распределенных систем, дополнительные возможности по работе с большими матрицами (использование режима out-of-core), а также комбинированную версию для использования параллеллизма на общей и распределенной памяти. Все это позволяет решателю показывать хорошие результаты производительности в сравнении с другими академическими и коммерческими решателями.
Ссылка: http://graal.ens-lyon.fr/MUMPS
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
NAnoscale Molecular Dynamics
Масштабируемая программа для молекулярной динамики, написанная с использованием модели параллельного программирования Charm++, обладает высокой эффективностью распараллеливания. Используется для моделирования больших и сверхбольших структур и кластеров с числом атомов 10^3 -10^6 (вплоть до расчета ДНК структур) вблизи состояния равновесия, и в рамках задач, относящихся к неравновесной молекулярной динамике. Моделирование молекулярных систем может производиться в различных приближениях в зависимости от доступных вычислительных ресурсов и сложности рассчитываемой системы. К числу таких приближений относятся: моделирование молекул как твердых тел, моделирование внутримолекулярных потенциалов взаимодействия как гармонических, моделирование только локального кулоновского поля в периодических граничных условиях, или учет дальнодействующей составляющей. Может быть использована для выполнения расчета траекторий движения атомов заданной системы за счет интегрирования уравнений движения с использованием эмпирических потенциалов взаимодействия. Программа активно используется для расчетов мицелл (micelle – коллоидная частица, несущая электрический заряд и объединяющая в себе несколько крупных молекул) и подобных органических и неорганических молекулярных структур. ППП NAMD является ПО с открытым исходным кодом и свободно распространяется под собственной лицензией в виде бинарных кодов или исходных текстов, что позволяет использовать его на ресурсных грид-сайтах.
Ссылка: http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
New Wave Chemistry
Используется для проведения смешанного квантово-механического и молекулярно-динамического моделирования, когда определенные локальные области материала моделируются на квантово-механическом, а другие – на молекулярно-динамическом уровнях. Позволяет проводить расчеты геометрии молекулярных структур, расстояний между атомами, сил взаимодействия, свободных энергий поверхностей и т.п. Варианты применения NWChem фокусируются на предоставлении возможностей научных расчетов в области кинетики и динамики химических превращений, химических взаимодействий на границах фаз и в конденсированных (твердых и жидких) фазах. Расчеты с применением ППП NWChem оптимизированы для параллельного использования сотен и тысяч процессоров (на основе MPI). ППП NWChem свободно распространяется под собственной лицензией в виде бинарных кодов и исходных текстов, что облегчает использование его в качестве грид-сервиса.
Ссылка: http://www.nwchem-sw.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программный пакет для выполнения расчетов, связанных с молекулярной динамикой.
Ссылка: http://www.tddft.org/programs/octopus/wiki/index.php/Main_Page
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики, позволяющий с помощью метода конечных элементов решать такие задачи как прочностные расчеты, задачи гидродинамики ньютоновских и неньютоновских вязких жидкостей с учетом конвективного теплообмена и действия сил гравитации, задачи теплопроводности в твердом теле, многофазные задачи с описанием химических реакций компонент потоки и другие задачи. Пакет OpenFOAM предназначен для распараллеливания расчетов как в кластерных, так и в многопроцессорных системах.
Ссылка: http://www.openfoam.com
Категории: вычислительная гидрогазодинамика / computational fluid dynamics
Open message passing interface
Открытая реализация MPI.
Ссылка: http://www.open-mpi.org
Категории: разработка приложений / software development
Open source package for Material eXplorer
Квантово-механический программный пакет для моделирования наноструктур, основанный на использовании метода DFT (Density Functional Theories, теория функционала плотности), с использованием псевдопотенциалов для известных типов атомов. Данная особенность позволяет пакету хорошо масштабироваться при увеличении размерности системы примерно как O(N) и O(NlogN). Также ППП позволяет выполнять квантово-механические расчеты молекулярной динамики структур с использованием DFT. OpenMX может использовать несколько различных схем параллелизации для различных типов вычислительных систем: стандарный MPI v2.0, OpenMP и гибридное использованием MPI+OpenMP, что позволяет использовать OpenMX на широком классе параллельных вычислительных систем. OpenMX является мощным средством исследования наноматериалов широкого спектра, таких как биоматериалы, углеродные нанотрубки, магнитные материалы и нанопроводники. Распространение пакета и его исходных кодов соответствует лицензии GPLv2.
По вопросам использования пакета OpenMX можно обратиться к администратору:
vasp_admin@jscc.ru
Инструкции по использованию пакета OpenMX на суперкомпьютере МВС-10П ОП
Ссылка: http://www.openmx-square.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа для моделирования процессов квантовой химии. Программный пакет ORCA разрабатыаемый с 2000 года под руководством профессора Франка Низе (Frank Neese) на кафедре теоретической химии университета Бонна, сочетает в себе высокую функциональность, высокую скорость расчетов и существенный контроль за параметрами расчета. Формат выходных данных этого пакета также поддерживается целым рядом средств визуализации результатов расчетов.
Пакет и инструкция для пользователей располагается в /opt/cluster_software/ORCA
Ссылка: https://orcaforum.cec.mpg.de
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Пакет, позволяющий применить метод локально-измельчающихся сеток к вычислениям на структурированных сетках.
Ссылка: http://sourceforge.net/projects/paramesh
Категории: пре- и постобработка / pre/post processing
Открытая мультиплатформенная программа для анализа и визуализации данных. Использование данного инструмента позволает быстро производить анализ большых объемов данных, используя качественные и количественные критерии.
Ссылка: http://www.paraview.org
Категории: пре- и постобработка / pre/post processing
Parallel Graph Partitioning and Fill-reducing Matrix Ordering
Параллельная версия программы METIS для партицирования графов и сеток.
Ссылка: http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/parmetis/overview
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Portable Extensible Toolkit for Scientific Computation
Библиотека, содержащая структуры данных и функции для реализации параллельных масштабируемых приложений, использующих численное решение уравнений в частных производных. PETSc включает различные компоненты (подобно классам в С++), каждый из которых имеет дело с частным семейством объектов (например, с векторами) и операциями, которые нужно выполнять над этими объектами. Объекты и операции в PETSc определены на основе долгого опыта научных вычислений. Некоторые из PETSc модулей используют следующие методы и объекты: индексные ряды для индексации внутри вектора, перенаименования и так далее; вектора; матрицы (в общем случае разреженные); распределенные массивы (полезны для параллелизации задач на основе сеток); методы подпространств Крылова; предварительную обработку; нелинейные методы и пошаговую временную обработку для решения время-зависимых (нелинейных) ДУЧП.
Ссылка: http://www.mcs.anl.gov/petsc
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Библиотека реализации алгоритма генерации эффективных потенциалов для решения задач квантовой химии.
Ссылка: https://www.potfit.net/wiki/doku.php
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа для моделирования процессов квантовой химии. Пакет представляет собой практически полную противоположность программному пакету Gaussian по целому ряду параметров. Разработан в МГУ Д. Н. Лайковым в 1999 году и к настоящему времени приобрел довольно широкую популярность. В отличие от Gaussian этот программный пакет реализует ограниченный набор методов, но использует более современные методики и алгоритмы расчетов и является одним из самых быстрых пакетов для квантово-химических расчетов. Кроме того, данный пакет бесплатен и для него имеется поддержка в ряде программных средств визуализации результатов от сторонних разработчиков.
Ссылка: http://limor1.nioch.nsc.ru/priroda.html
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Пакет для расчета характериистик атома.
Ссылка: http://www.chemistry.mcmaster.ca/aimpac/summary/Aimpac.txt
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программа, использующаяса при расчетах процессов молекулярной динамики и квантовой химии.
Ссылка: http://amsmod.susu.ac.ru/wp-content/media/articles/07_PCCP_2014.pdf
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программный пакет для моделирования молекулярных структур.
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Высокоуровневый язык программирования общего назначения с динамической строгой типизацией и автоматическим управлением памятью.
Информация об использовании на МВС-10П ОП
Ссылка: https://www.python.org/
Категории: языки программирования / programming language
пакет общего назначения для моделирования электронной структуры, включающий в себя множество устоявшихся и новых подходов и методов, основанных на волновых функциях, и реализованных с использованием инновационных алгоритмов, которые позволяют проводить быстрые вычисления больших систем на различных компьютерных архитектурах, от ноутбуков и обычных лабораторных рабочих станций до высокопроизводительных кластеров среднего размера, с использованием функционала плотности. Пакет предлагает интегрированный графический интерфейс и генератор входных данных; большой выбор функционалов и методов корреляции, включая методы для электронно-возбужденных состояний и систем с открытыми оболочками; модели сольватации; и инструменты анализа волновых функций. Q-Chem также предоставляет универсальную платформу для разработки кода. Q-Chem.
По вопросам использования пакета Q-Chem можно обратиться к администратору:
vasp_admin@jscc.ru
Инструкции по использованию пакета Q-Chem на суперкомпьютере МВС-10П ОП
Ссылки:
https://ru.xcv.wiki/wiki/Q-Chem
Категории: квантовая химия / quantum chemistry, молекулярное моделирование / molecular modeling
Quantum-Espresso, PWscf (Plane-Wave self-consistent field)
Построен на базе теории функционала электронной плотности (DFT) и методе псевдопотенциала (PAW-метод). Представляет собой мощный инструмент для энергетических расчетов многоэлектронных систем и предназначен для моделирования на квантово-механическом уровне малых кластеров с числом атомов 10-100, определяющих существование возможных в материале фаз. Во многом является аналогом коммерческого квантово-химического ППП VASP. Описание моделируемого объекта строится на языке волновых функций и заданного гамильтониана системы. Целевыми функциями являются электронный энергетический спектр, собственные функции и плотность состояний изолированного кластера при фиксированном положении ядер, потенциальная энергия системы с учетом электронно-ядерных подсистем. С помощью ППП PWscf можно прогнозировать плотности электронных состояний произвольных кристаллических материалов и их свойств, исходя из основ квантовой теории строения вещества. Расчеты с применением ППП PWscf оптимизированы для использования сотен процессоров, поэтому большой интерес вызывает возможность использования этих пакетов на большом числе процессоров в грид-системах (на основе MPI). ППП PWscf распространяется в исходных текстах по лицензии GNU GPL, что позволяет свободно использовать его в качестве грид-сервиса.
По вопросам установки и использования пакета QE можно обратиться к администратору: vasp_admin@jscc.ru
Информация по использованию пакета Quantum-Espresso
Ссылка: http://www.quantum-espresso.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Библиотека, реализующая различные алгоритмы партицирования и кластеризации.
Ссылка: http://www.labri.fr/perso/pelegrin/scotch
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Программный пакет, реализующий эффективный метод расчета электронной структуры для задач моделирования молекулярной динамики.
Инструкции по использованию пакета SIESTA на суперкомпьютере МВС-10П ОП
Ссылка: http://departments.icmab.es/leem/siesta
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Scalable Library for Eigenvalue Problem Computations
Библиотека, реализующщая поиск собственных значений больших разреженных матриц. SLEPc является высокоуровневой параллельной математической библиотекой решения задач на собственные значения, спектральных преобразований, сингулярного разложения. SLEPc построен на использовании функциональности PETSc, соответственно внутри программы имеется возможность работать с объектами и функциями PETSc.
Ссылка: http://slepc.upv.es
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Программный пакет для решения больших систем линейных уравнений с разреженной матрицей с использованием LU разложения.
Ссылка: http://crd.lbl.gov/~xiaoye/SuperLU
Категории: математические вычисления / mathematical calculations
Программный пакет расчета потенциалов молекулярных структур для решения задач молекулярной динамики и квантовой химии.
Ссылка: http://www.fkf.mpg.de
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программный пакет для моделирования молекулярной механики и динамики. Содержит специализированные подходы для моделирования биополимеров.
Ссылка: https://dasher.wustl.edu/tinker
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Метод компьютерного предсказания кристаллических структур, разработанный профессором Артёмом Огановым (Artem R. Oganov) и его учениками Андрием Ляховым, Колином Глассом, Цяном Чжу и другими. Задача предсказания кристаллической структуры является центральной для теоретической кристаллохимии, и на протяжении долгого времени считалась нерешаемой. Метод USPEX позволяет предсказывать кристаллическую структуру при произвольных P-T условиях, исходя из знания только химического состава материала.
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Vienna Ab initio Simulation Package
Обеспечивает вычисление полной энергии, плотности заряда и электронной структуры атомных систем (молекулы и периодические твердые тела), оптимизацию атомной геометрии в статических условиях и под внешним давлением, а также позволяет проводить моделирование методом молекулярной динамики с определением важных физических свойств твердых тел (колебательно-фононных, диэлектрических, механических, термодинамических). Предназначен для моделирования процессов в объеме и на поверхности твердых тел (прежде всего катализа и ионной проводимости) в рамках неэмпирических подходов, основанных на применении функционалов плотности с использованием периодических граничных условий с базисами на плоских волнах. Подход, реализованный в программе VASP, основан на приближении локальной плотности (при конечных температурах), при этом свободная энергия считается вариационным параметром, и на каждом шаге выполняется точная оценка мгновенного электронного основного состояния. В программе VASP значительно улучшены процедуры сходимости процессов ССП и оптимизации. Имеется процедура статистического «размывания» краев запрещенной зоны и оптимизации спинового состояния для моделирования металлов и узкозонных полупроводников. Распространяется на коммерческой основе, подразумевает обязательное лицензирование, для определенных типов лицензий допускается использование в качестве грид-сервиса.
По вопросам установки и использования пакета VASP можно обратиться к администратору: vasp_admin@jscc.ru
Инструкция по использованию пакета VASP
Генераторы обобщенной сетки К-точек для VASP
Ссылка: http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Weather Research and Forecasting
Программный комплекс для численного моделирования атмосферных явлений и предсказания погоды.
Ссылка: http://www.wrf-model.org
Категории: моделирование природных процессов / natural processes modeling
NOAA WAVEWATCH III
Программный пакет для моделирования процессов мирового океана и предсказания волн и цунами.
Ссылка: http://polar.ncep.noaa.gov/waves/index2.shtml
Категории: моделирование природных процессов / natural processes modeling
Программа для выполнения расчетов молекулярной физики. Базируется на пакетах Abinit и PWscf.
Ссылка: http://www.yambo-code.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Свободная кроссплатформенная библиотека для сжатия данных, созданная Жан-Лу Гайи (фр. Jean-loup Gailly) и Марком Адлером (англ. Mark Adler). Является обобщением алгоритма сжатия данных DEFLATE, используемого в их компрессоре данных gzip.
Ссылка: http://www.zlib.net
Категории: работа с данными / data processing