Wat is het beste gratis softwareprogramma voor kwantumchemieberekening?
Ik denk dat Gaussian een beroemd en overweldigend aandeel heeft in softwareprogramma's voor kwantumchemieberekening, maar het kost lichtjes een paar miljoen yen.Een wereld waar zelfs goedkopere beginnen bij honderdduizenden yen.De drempel is te hoog voor een amateur als ik om met interesse te beginnen.
Ik heb een gratis softwareprogramma onderzocht dat kwantumchemische berekeningen kan uitvoeren, met name DFT-berekeningen (density functional theory).
Quantumchemie-berekeningssoftware / programmalijst
Op WikipediaSoftware lijstAls je ernaar kijkt, zul je zien dat er veel gratis zijn.Ook, hoewel het een beetje oud is, op de volgende pagina, "Aanbevolen software om Gaussian te vervangenEr was ook een vraag over.Onder hen zal ik het volgende samenvatten waarin ik geïnteresseerd was met gratis open source software.
- GAMESS, Firefly
- psi4
- NWChem
- Kwantum ESPRESSO
GAMESS, Firefly
In tegenstelling tot de vier hieronder, GUI-software.
Wat is het verschil tussen GAMESS (VS) en Firefly?De uitleg was gemakkelijk te begrijpen.
Kwantum ESPRESSO
QUANTUM ESPRESSO is een geïntegreerd pakket van open source-code voor elektronische structurele berekeningen en materiaalontwerp op nanoschaal.Berekeningen op basis van de dichtheidsfunctionaaltheorie, het model voor het benaderen van vlakke golven en het pseudopotentiaal model zijn mogelijk.Bovendien kunnen berekeningen van de grondtoestand, structurele optimalisatie, overgangstoestand en minimale energiepaden, ab initio moleculaire dynamica, reactie-eigenschappen, optische eigenschappen, kwantumovergangen, enz. Worden berekend.
Kyoto University Institute for Chemical Research Supercomputersysteem
De officiële documenten zijn uitgebreid en gemaakt door het laboratorium van Tohoku University (Graduate School of Science).Japanse tutorialEr is ook.
Het wordt vaak gebruikt in academische papers omdat het het meest invloedrijke gratis programma is, en het heeft de reputatie vergelijkbaar te zijn met commerciële software in termen van zowel functie als snelheid.Sterk op het gebied van vaste materialen zoals optimalisatie van kristalstructuur.De interne taal is fortan, en parallellisatie met GPU (CUDA) is mogelijk.
NWChem
Een programma voor het efficiënt afhandelen van grootschalige computationele chemieproblemen.Het lijkt erop dat het kan worden geparalleliseerd tot het niveau van duizenden processors.De binnenkant is in fortan geschreven en parallellisatie met GPU (CUDA) is mogelijk.Door gebruik te maken van zijn massaal parallelle computergebruik, heeft het sterke punten bij het simuleren van overgangstoestanden en grootschalige moleculen.
psi4
De code is gemakkelijk te lezen omdat u berekeningen kunt uitvoeren vanuit de python-interface, wat geweldig is voor python-gebruikers die net beginnen met programmeren.Het deel dat rekensnelheid vereist, is geschreven in C ++, maar er is geen GPU-versnelling.
In plaats daarvanPlug-in "OpenFermion (Google)" die kwantumchemische berekeningen overbrugt zodat ze kunnen worden uitgevoerd op kwantumcomputersKunnen samenwerken metHet werkt met het kwantumcomputerkader "Qiskit (IBM)"Te doen. (Kwantumchemische berekeningen en combinatorische optimalisatieproblemen zouden profiteren van hogere snelheden met kwantumcomputers.)
Welke is sneller
Er was een Quantum Chemistry Speed Test op Github, uitgevoerd door vrijwilligers.
Op basis van de resultaten van meer dan 4 jaar geleden, kan deze afwijken van de huidige door factoren zoals de uitvoeringsomgeving, de aan- of afwezigheid van parallel gebruik, interne BLAS, etc., maar de rekensnelheid is NWchem> Firefly > GAMESS> Psi4. ..
Aantal referenties en citaties voor elk rekenprogramma voor kwantumchemie
Ik heb het aantal documenten voor elk programma gecontroleerd.Het aantal treffers is mogelijk onjuist, dus raadpleeg het. Gaussian heeft verschillende versies zoals 03, 09, 16 enzovoort, dus er zijn er eigenlijk meer.
| Gaussisch 16 | Psi4 | NWChem | kwantum espresso | |
| Google Scholar-hits | 4,580 | 16,100 | 6,840 | 17,400 |
| Aantal citaties van het originele document (jaar van publicatie) | 1,798 | 609 (2012), 296 (2017) | 795 (2000), 2921 (2010) | 13,288 (2009), 639 (2017) |
Na verschillende dingen hierboven te hebben vergeleken, dacht ik dat de voorwaarde met de hoogste prioriteit voor welke software te gebruiken zou moeten zijn "of je de berekening kunt maken die je wilt".Kwantumchemische berekeningen bestrijken een breed scala aan velden, van organische verbindingen tot eiwitten en vaste materialen, en de theorieën die voor elk moeten worden gebruikt, zijn verschillend (op het B3LYP / 6-31G (d) -niveau voor organische verbindingen met een laag tot gemiddeld molecuulgewicht. Het leek erop dat elke software het kon, zolang het werd berekend.)