ซอฟต์แวร์ / โปรแกรมการคำนวณเคมีควอนตัมฟรีใดดีกว่ากัน

2019 9 年月日 192019 10 年月日 3

ฉันคิดว่า Gaussian มีชื่อเสียงในด้านโปรแกรมซอฟต์แวร์การคำนวณทางเคมีควอนตัมและมีส่วนแบ่งที่ล้นหลาม แต่มีราคาหลายล้านเยนโลกที่แม้แต่ของที่ถูกกว่าก็มีราคาหลายแสนเยนเกณฑ์สูงเกินไปสำหรับมือสมัครเล่นอย่างฉันที่จะเริ่มต้นจากความอยากรู้อยากเห็น

ฉันค้นหาโปรแกรมซอฟต์แวร์ฟรีที่สามารถคำนวณทางเคมีควอนตัมได้ โดยเฉพาะการคำนวณ DFT (Density Functional Theory)

รายชื่อโปรแกรมซอฟต์แวร์คำนวณทางเคมีควอนตัม

ในวิกิพีเดียรายการซอฟต์แวร์หากคุณดูคุณจะพบว่ามีจำนวนมากที่ฟรีนอกจากนี้แม้ว่าจะเก่าไปหน่อย ในหน้าถัดไป "ทางเลือกที่แนะนำสำหรับ Gaussianยังมีคำถามเกี่ยวกับในหมู่พวกเขา ฉันจะสรุปสิ่งต่าง ๆ ต่อไปนี้ที่ฉันสนใจในซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สฟรี

• เกมหิ่งห้อย
• psi4
• กศน
• ควอนตัมเอสเพรสโซ่

เกมหิ่งห้อย

ไม่เหมือนกับ 4 ด้านล่าง ซอฟต์แวร์ GUI

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง GAMES(US) และ Firefly?เข้าใจง่าย

ควอนตัมเอสเพรสโซ่

QUANTUM ESPRESSO เป็นชุดรวมของรหัสโอเพ่นซอร์สสำหรับการคำนวณโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และการออกแบบวัสดุระดับนาโนการคำนวณขึ้นอยู่กับทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น แบบจำลองการประมาณคลื่นระนาบ และแบบจำลองศักยภาพเทียมนอกจากนี้ การคำนวณสถานะพื้น การปรับรูปทรงเรขาคณิตให้เหมาะสม เส้นทางการเปลี่ยนสถานะและเส้นทางพลังงานขั้นต่ำ ไดนามิกของโมเลกุล ab initio คุณสมบัติของปฏิกิริยา คุณสมบัติทางแสง การเปลี่ยนผ่านควอนตัม และอื่นๆ สามารถคำนวณได้

สถาบันวิจัยเพื่อการวิจัยทางเคมี มหาวิทยาลัยเกียวโต ระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์

เอกสารอย่างเป็นทางการมีจำนวนมากซึ่งจัดทำขึ้นโดยห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัย Tohoku (Graduate School of Science)กวดวิชาภาษาญี่ปุ่นนอกจากนี้ยังมี

บางทีอาจมีอิทธิพลมากที่สุดในบรรดาโปรแกรมฟรี มักใช้ในเอกสารทางวิชาการ และมีชื่อเสียงว่าเทียบได้กับซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ในแง่ของการทำงานและความเร็วมีความแข็งแกร่งในด้านระบบวัสดุแข็ง เช่น การปรับโครงสร้างผลึกให้เหมาะสมภาษาภายในเป็นภาษา fortan และสามารถขนานกันได้บน GPU (CUDA)

กศน

โปรแกรมสำหรับจัดการปัญหาเคมีเชิงคำนวณขนาดใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพดูเหมือนว่าสามารถขนานกับโปรเซสเซอร์ได้มากถึงหลายพันตัวภายในเขียนด้วยฟอร์แทนและสามารถขนานบน GPU (CUDA)จุดแข็งของเขาคือการจำลองสถานะการเปลี่ยนผ่านและโมเลกุลขนาดใหญ่โดยใช้การคำนวณแบบขนานจำนวนมาก

psi4

การคำนวณสามารถทำได้จากอินเทอร์เฟซของไพธอน ซึ่งทำให้โค้ดอ่านง่ายขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับผู้ใช้ไพธอนที่เพิ่งเริ่มเขียนโปรแกรมส่วนที่ต้องการความเร็วในการคำนวณเขียนด้วย C++ แต่ไม่มีการเร่ง GPU

แทนปลั๊กอิน "OpenFermion (Google)" ที่เชื่อมโยงการคำนวณทางเคมีควอนตัมเพื่อให้สามารถดำเนินการบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้สามารถร่วมมือกับมีการเชื่อมโยงกับกรอบควอนตัมคอมพิวเตอร์ "Qiskit (IBM)"ทำ. (การคำนวณทางเคมีควอนตัม ปัญหาการปรับให้เหมาะสมแบบผสมผสาน ฯลฯ กล่าวกันว่าได้รับประโยชน์จากการเร่งความเร็วของคอมพิวเตอร์ควอนตัม)

ซึ่งเร็วกว่า

มีการทดสอบความเร็วเคมีควอนตัมที่ดำเนินการโดยอาสาสมัครบน Github

• --อีริก เบอร์ควิสต์
• คารอล แลงเนอร์
• ไมเคิล แบงค์
• โนเอล โอ'บอยล์
• เปโดรซิลวา

จากผลลัพธ์เมื่อกว่า 4 ปีที่แล้ว ความเร็วในการคำนวณอาจแตกต่างจากเวลาปัจจุบันเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อมการดำเนินการ การใช้การขนาน และ BLAS ภายใน แต่ความเร็วในการคำนวณคือ NWchem > Firefly > GAMES > Psi4. .

จำนวนการอ้างอิงและการอ้างอิงสำหรับแต่ละโปรแกรมการคำนวณเคมีควอนตัม

ฉันตรวจสอบจำนวนการอ้างอิงสำหรับแต่ละโปรแกรมโปรดดูจำนวนการเข้าชมเนื่องจากอาจมีการเข้าชมที่ผิดพลาด Gaussian มีเวอร์ชันต่างๆ เช่น 03, 09, 16 ดังนั้นจำนวนจริงจึงมีมากกว่านั้นมาก

ฉันพยายามเปรียบเทียบสิ่งต่างๆ ข้างต้น แต่ฉันคิดว่าเงื่อนไขสำคัญสูงสุดสำหรับซอฟต์แวร์ที่จะใช้ควรเป็น "คุณช่วยคำนวณที่คุณต้องการทำได้ไหม"แม้ว่าจะเรียกง่ายๆ ว่าการคำนวณทางเคมีควอนตัม แต่ครอบคลุมหลากหลายสาขาตั้งแต่สารประกอบอินทรีย์ไปจนถึงโปรตีนและของแข็ง และทฤษฎีที่จะใช้ในแต่ละสาขาก็แตกต่างกัน ดูเหมือนว่าซอฟต์แวร์ใดๆ ก็สามารถทำได้หากเป็นเพียง การคำนวณ )