ما هو أفضل برنامج مجاني لحساب كيمياء الكم؟

2019 9 年 月 日 19

أعتقد أن Gaussian مشهور ببرامج حساب كيمياء الكم وله نصيب كبير ، لكنه يكلف عدة ملايين ين.عالم تكلف فيه حتى الأرخص منها مئات الآلاف من الين.العتبة عالية جدًا بالنسبة لهواة مثلي ليبدأوا بدافع الفضول.

لقد بحثت عن برامج مجانية يمكنها إجراء حسابات كيميائية كمومية ، وخاصة حسابات DFT (نظرية الكثافة الوظيفية).

قائمة برامج الحساب الكمي الكيميائي

على ويكيبيدياقائمة البرامجإذا نظرت ، ستجد أن هناك العديد من الأشياء المجانية.أيضًا ، على الرغم من أنها قديمة بعض الشيء ، في الصفحة التالية "بدائل موصى بها لـ Gaussianكان هناك أيضا سؤال حولمن بينها ، سألخص الأشياء التالية التي كنت مهتمًا بها في البرمجيات الحرة مفتوحة المصدر.

GAMESS ، اليراع

على عكس 4 أدناه ، برنامج واجهة المستخدم الرسومية.

ما هو الفرق بين GAMESS (الولايات المتحدة) و Firefly؟كان من السهل فهمه.

إسبريسو الكم

QUANTUM ESPRESSO عبارة عن حزمة متكاملة من التعليمات البرمجية مفتوحة المصدر لحساب الهيكل الإلكتروني وتصميم المواد النانوية.الحسابات القائمة على نظرية الكثافة الوظيفية ونموذج تقريب الموجة المستوية ونموذج الجهد الكاذب ممكنة.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن حساب حسابات الحالة الأرضية ، وتحسين الهندسة ، ومسارات الحالة الانتقالية والحد الأدنى من الطاقة ، والديناميات الجزيئية من البداية ، وخصائص التفاعل ، والخصائص الضوئية ، والانتقالات الكمية ، والمزيد.

معهد البحوث للبحوث الكيميائية ، نظام الكمبيوتر العملاق بجامعة كيوتو

الوثائق الرسمية كبيرة ، تم إنشاؤها بواسطة مختبر جامعة توهوكو (كلية الدراسات العليا للعلوم)البرنامج التعليمي اليابانييوجد ايضا.

ربما كان الأكثر تأثيرًا بين البرامج المجانية ، فقد تم استخدامه غالبًا في الأوراق الأكاديمية ، وكان معروفًا بكونه مشابهًا للبرامج التجارية من حيث الوظيفة والسرعة.إنه قوي في مجال أنظمة المواد الصلبة مثل تحسين البنية البلورية.اللغة الداخلية هي لغة ويمكن أن تكون متوازية على GPU (CUDA).

NWChem

برنامج للتعامل بكفاءة مع مشاكل الكيمياء الحسابية على نطاق واسع.يبدو أنه يمكن أن يتوازى مع آلاف المعالجات.تتم كتابة الأجزاء الداخلية في fortan ويمكن موازنتها على GPU (CUDA).قوته هي محاكاة الحالات الانتقالية والجزيئات واسعة النطاق من خلال الاستفادة من الحوسبة المتوازية على نطاق واسع.

رطل لكل بوصة مربعة 4

يمكن إجراء العمليات الحسابية من واجهة Python ، مما يسهل قراءة الكود ، وهو أمر رائع لمستخدمي Python الذين بدأوا للتو في البرمجة.الأجزاء التي تتطلب سرعة حسابية مكتوبة بلغة C ++ ، لكن لا يوجد تسريع GPU.

بدلاً منالمكون الإضافي "OpenFermion (Google)" الذي يربط الحسابات الكيميائية الكمية بحيث يمكن تنفيذها على أجهزة الكمبيوتر الكموميةيمكن أن تتعاون معهامرتبط بإطار عمل الحوسبة الكمومية "Qiskit (IBM)"يفعل. (يُقال إن الحسابات الكيميائية الكمومية ، ومشكلات التحسين التجميعي ، وما إلى ذلك ، تستفيد من تسريع أجهزة الكمبيوتر الكمومية.)

وهو أسرع

كان هناك اختبار سرعة كيمياء الكم أجراه متطوعون على جيثب.

استنادًا إلى النتائج منذ أكثر من 4 سنوات ، قد تختلف سرعة الحساب عن الوقت الحالي بسبب عوامل مثل بيئة التنفيذ ، واستخدام الموازاة ، و BLAS الداخلي ، ولكن سرعة الحساب هي NWchem> Firefly> GAMESS > Psi4.

عدد المراجع والاستشهادات لكل برنامج حساب كيمياء الكم

لقد تحققت من عدد المراجع لكل برنامج.يرجى الرجوع إلى عدد الزيارات حيث قد تكون هناك ضربات خاطئة. يحتوي Gaussian على إصدارات مختلفة مثل 03 و 09 و 16 ، وبالتالي فإن الرقم الفعلي أكبر من ذلك بكثير.

حاولت مقارنة أشياء مختلفة أعلاه ، لكنني اعتقدت أن شرط الأولوية القصوى لأي برنامج يجب استخدامه يجب أن يكون "هل يمكنك إجراء الحساب الذي تريد القيام به؟"على الرغم من أنه يطلق عليه ببساطة الحساب الكيميائي الكمي ، إلا أنه يغطي نطاقًا واسعًا من المجالات من المركبات العضوية إلى البروتينات والمواد الصلبة ، والنظرية المستخدمة في كل مجال مختلفة.يبدو أن أي برنامج يمكنه القيام بذلك إذا كان مجرد عملية حسابية )

برمجة,العلوم والتكنولوجيا / العلوم الطبيعيةمقال مقارن,البرمجيات الحرة