Phần mềm/chương trình tính toán hóa học lượng tử miễn phí nào tốt hơn?
Tôi nghĩ Gaussian nổi tiếng với các chương trình phần mềm tính toán hóa học lượng tử và chiếm thị phần áp đảo, nhưng nó có giá vài triệu yên.Một thế giới mà những thứ thậm chí còn rẻ hơn có giá hàng trăm nghìn yên.Ngưỡng quá cao đối với một người nghiệp dư như tôi bắt đầu vì tò mò.
Tôi đã tìm kiếm các chương trình phần mềm miễn phí có thể thực hiện các phép tính hóa học lượng tử, đặc biệt là các phép tính DFT (Lý thuyết chức năng mật độ).
Danh sách các chương trình phần mềm tính toán hóa học lượng tử
trên Wikipediadanh sách phần mềmNếu bạn nhìn vào, bạn sẽ thấy rằng có rất nhiều thứ miễn phí.Ngoài ra, mặc dù hơi cũ nhưng ở trang sau "Các lựa chọn thay thế được đề xuất cho GaussianCũng có một câu hỏi vềTrong số đó, tôi sẽ tóm tắt những điều sau đây mà tôi quan tâm đến phần mềm tự do nguồn mở.
- TRÒ CHƠI, đom đóm
- psi4
- NWCem
- Máy pha cà phê lượng tử
TRÒ CHƠI, đom đóm
Không giống như 4 bên dưới, phần mềm GUI.
Sự khác biệt giữa GAMESS(US) và Firefly là gì?rất dễ hiểu.
Máy pha cà phê lượng tử
QUANTUM ESPRESSO là một gói tích hợp mã nguồn mở để tính toán cấu trúc điện tử và thiết kế vật liệu cấp nano.Có thể tính toán dựa trên lý thuyết hàm mật độ, mô hình xấp xỉ sóng phẳng và mô hình giả thế.Ngoài ra, có thể tính toán các phép tính trạng thái cơ bản, tối ưu hóa hình học, trạng thái chuyển tiếp và đường dẫn năng lượng tối thiểu, động lực học phân tử ban đầu, tính chất phản ứng, tính chất quang học, chuyển đổi lượng tử, v.v.
Viện Nghiên cứu Nghiên cứu Hóa học, Hệ thống Siêu máy tính Đại học Kyoto
Các tài liệu chính thức rất quan trọng, được tạo bởi phòng thí nghiệm của Đại học Tohoku (Trường Khoa học Sau Đại học)hướng dẫn tiếng nhậtNgoài ra còn có
Có lẽ là chương trình có ảnh hưởng nhất trong số các chương trình miễn phí, nó thường được sử dụng trong các bài báo học thuật và nổi tiếng là có thể so sánh với phần mềm thương mại về chức năng và tốc độ.Nó mạnh trong lĩnh vực hệ thống vật liệu rắn như tối ưu hóa cấu trúc tinh thể.Ngôn ngữ bên trong là fortan và có thể chạy song song trên GPU (CUDA).
NWCem
Một chương trình để xử lý hiệu quả các vấn đề hóa học tính toán quy mô lớn.Có vẻ như nó có thể được xử lý song song lên đến hàng nghìn bộ xử lý.Các phần bên trong được viết bằng fortan và có thể chạy song song trên GPU (CUDA).Thế mạnh của anh ấy là mô phỏng các trạng thái chuyển tiếp và các phân tử quy mô lớn bằng cách sử dụng điện toán song song lớn.
psi4
Tính toán có thể được thực hiện từ giao diện python, giúp mã dễ đọc hơn, điều này rất tốt cho người dùng python mới bắt đầu lập trình.Các phần yêu cầu tốc độ tính toán được viết bằng C++, nhưng không có khả năng tăng tốc GPU.
Thay vìPlug-in "OpenFermion (Google)" kết nối các tính toán hóa học lượng tử để chúng có thể được thực thi trên máy tính lượng tửcó thể cộng tác vớiNó được liên kết với khung tính toán lượng tử "Qiskit (IBM)"LÀM. (Các tính toán hóa học lượng tử, các bài toán tối ưu hóa tổ hợp, v.v. được cho là sẽ được hưởng lợi từ việc tăng tốc máy tính lượng tử.)
cái nào nhanh hơn
Đã có một Bài kiểm tra tốc độ hóa học lượng tử được thực hiện bởi các tình nguyện viên trên Github.
Dựa trên kết quả từ hơn 4 năm trước, tốc độ tính toán có thể khác so với thời điểm hiện tại do các yếu tố như môi trường thực thi, sử dụng song song hóa và BLAS nội bộ, nhưng tốc độ tính toán là NWchem > Firefly > GAMESS > PS4. .
Số lượng tài liệu tham khảo và trích dẫn cho mỗi chương trình tính toán hóa học lượng tử
Tôi đã kiểm tra số lượng tài liệu tham khảo cho mỗi chương trình.Vui lòng tham khảo số lần truy cập vì có thể có số lần truy cập sai. Gaussian có nhiều phiên bản khác nhau như 03, 09, 16 nên số lượng thực tế còn nhiều hơn thế.
| Gaussian16 | Psi4 | NWCem | espresso lượng tử | |
| Lượt truy cập Google Scholar | 4,580 | 16,100 | 6,840 | 17,400 |
| Số lần trích dẫn của tài liệu gốc (năm xuất bản tài liệu) | 1,798 | 609 (2012), 296 (2017) | 795 (2000), 2921 (2010) | 13,288 (2009), 639 (2017) |
Tôi đã thử so sánh nhiều thứ ở trên, nhưng tôi nghĩ rằng điều kiện ưu tiên hàng đầu để sử dụng phần mềm nào phải là "Bạn có thể thực hiện phép tính bạn muốn không?"Tuy gọi đơn giản là tính toán hóa học lượng tử, nhưng nó bao trùm rất nhiều lĩnh vực từ hợp chất hữu cơ đến protein và vật liệu rắn, lý thuyết áp dụng trong mỗi lĩnh vực cũng khác nhau, tưởng chừng như chỉ cần một phần mềm là có thể làm được. phép tính )