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
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 для расчетов молекулярной электронной структуры.
Ссылка: http://www.daltonprogram.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
Программных пакет для моделирования больших молекулярных систем.
Ссылка: http://www.ccp5.ac.uk/software
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Программа для выполнения расчетов молекулярной физики. Базируется на пакетах Abinit и PWscf.
Ссылка: http://www.yambo-code.org
Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling