Qual è il miglior programma software gratuito per il calcolo della chimica quantistica?

2019 年 9 月 19 日

Gaussian è famosa per i suoi programmi software di calcolo di chimica quantistica e ha una quota schiacciante, ma costa qualche milione di yen.Un mondo in cui anche quelli più economici partono da centinaia di migliaia di yen.La soglia è troppo alta perché un dilettante come me possa iniziare con interesse.

Ho studiato un programma software gratuito in grado di eseguire calcoli di chimica quantistica, in particolare calcoli DFT (teoria funzionale della densità).

Software / elenco programmi per il calcolo della chimica quantistica

Su WikipediaElenco dei softwareSe guardi dentro, scoprirai che ce ne sono molti gratuiti.Inoltre, sebbene sia un po 'vecchio, nella pagina seguente "Software consigliato per sostituire GaussianC'era anche una domanda su.Tra questi, riassumerò quanto segue che mi interessava con il software open source gratuito.

GAMESS, Firefly

A differenza dei quattro seguenti, il software GUI.

Qual è la differenza tra GAMESS (USA) e Firefly?La spiegazione era di facile comprensione.

ESPRESSO Quantum

QUANTUM ESPRESSO è un pacchetto integrato di codice open source per calcoli strutturali elettronici e progettazione di materiali su nanoscala.Sono possibili calcoli basati sulla teoria del funzionale della densità, sul modello di approssimazione delle onde piane e sul modello pseudopotenziale.Inoltre, possono essere calcolati calcoli dello stato fondamentale, ottimizzazione strutturale, stati di transizione e percorsi di energia minima, dinamiche molecolari ab initio, proprietà di reazione, proprietà ottiche, transizioni quantistiche, ecc.

Istituto universitario di Kyoto per il sistema di supercomputer per la ricerca chimica

I documenti ufficiali sono ampi e creati dal laboratorio della Tohoku University (Graduate School of Science).Tutorial giapponeseC'è anche.

Viene spesso utilizzato nei documenti accademici perché è il programma gratuito più influente e ha la reputazione di essere paragonabile al software commerciale in termini di funzionalità e velocità.Forte nel campo dei materiali solidi come l'ottimizzazione della struttura cristallina.Il linguaggio interno è fortan ed è possibile la parallelizzazione con GPU (CUDA).

NWCem

Un programma per gestire in modo efficiente problemi di chimica computazionale su larga scala.Sembra che possa essere parallelizzato fino al livello di migliaia di processori.L'interno è scritto in fortan ed è possibile la parallelizzazione con GPU (CUDA).Sfruttando il suo calcolo massicciamente parallelo, ha punti di forza nella simulazione di stati di transizione e molecole su larga scala.

psi4

Il codice è facile da leggere perché puoi eseguire calcoli dall'interfaccia python, il che è ottimo per gli utenti python che stanno appena iniziando a programmare.La parte che richiede velocità di calcolo è scritta in C ++, ma non c'è accelerazione GPU.

AnzichéPlugin "OpenFermion (Google)" che collega i calcoli di chimica quantistica in modo che possano essere eseguiti su computer quantisticiPuò collaborare conFunziona con il framework di calcolo quantistico "Qiskit (IBM)"Fare. (Si dice che i calcoli di chimica quantistica e i problemi di ottimizzazione combinatoria traggano vantaggio da velocità più elevate con i computer quantistici)

Che è più veloce

C'era un Quantum Chemistry Speed ​​Test su Github condotto da volontari.

Sulla base dei risultati di più di 4 anni fa, potrebbe essere diverso da quello attuale a causa di fattori come l'ambiente di esecuzione, la presenza o meno di utilizzo parallelo, BLAS interno, ecc., Ma la velocità di calcolo è NWchem> Firefly > GAMESS> Psi4 ...

Numero di riferimenti e citazioni per ogni programma di calcolo di chimica quantistica

Ho controllato il numero di documenti per ogni programma.Il numero di risultati potrebbe essere errato, quindi fai riferimento ad esso. Gaussian ha varie versioni come 03, 09, 16 e così via, quindi in realtà ce ne sono di più.

Dopo aver confrontato le varie cose sopra, ho pensato che la condizione di priorità più alta per quale software usare dovrebbe essere "se puoi fare il calcolo che vuoi".I calcoli di chimica quantistica coprono un'ampia gamma di campi, dai composti organici alle proteine ​​e ai materiali solidi, e le teorie da utilizzare per ciascuno sono diverse (a livello B3LYP / 6-31G (d) per composti organici di peso molecolare medio-basso. Sembrava che qualsiasi software potesse farlo fintanto che veniva calcolato.)

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