《使用OpenMP与OpenACC在Fortran中进行分子动力学模拟——MDFort解析》 分子动力学模拟（Molecular Dynamics，MD）是计算化学和物理领域的重要工具，它通过数值方法来模拟分子系统的运动，以研究物质的性质。在高性能计算环境中，OpenMP和OpenACC并行编程技术的应用能显著提升MD模拟的效率。MDFort，作为一个基于Fortran的MD模拟软件，巧妙地融合了这两种并行化技术，实现了高效、大规模的分子动力学模拟。 让我们深入了解OpenMP。OpenMP是一种用于共享内存并行计算的API，主要应用于C、C++和Fortran等编程语言。它提供了一组库函数和编译器指令，允许程序员轻松地在多核处理器上实现并行化。在MDFort中，OpenMP被用来并行化分子系统的更新计算，每个核负责处理一部分分子，从而充分利用多核处理器的计算能力，提高整体计算速度。 OpenACC是另一种并行编程模型，主要用于加速GPU（图形处理单元）计算。与OpenMP不同，OpenACC主要针对异构计算环境，特别是那些包含CPU和GPU的系统。在MD模拟中，OpenACC可以将耗时的计算任务如力场计算、分子间相互作用的评估等转移到GPU上执行，以利用其并行计算能力，进一步提升性能。 MDFort的主要工作流程包括以下几个步骤： 1. 初始化：设定模拟参数，如分子数量、温度、压力、时间步长等，并构建分子系统，分配到各个计算单元。 2. 力场计算：使用预定义的力场模型，如CHARMM、AMBER等，计算分子间的相互作用力，这是MD模拟的核心部分。 3. 时间步进：基于牛顿运动定律，根据当前力场计算每个分子的新位置和速度，这一步通常采用Verlet算法或其他高精度积分方法。 4. 并行化处理：通过OpenMP并行化分子的更新计算，每个线程处理一部分分子，同时利用OpenACC将计算密集型任务卸载到GPU上。 5. 边界条件处理：对于周期性边界条件，确保分子在模拟箱内的碰撞得到正确处理。 6. 输出与分析：收集并存储模拟数据，如分子坐标、速度、能量等，以便后期分析和可视化。 7. 循环迭代：重复以上步骤，直到达到设定的模拟时间或满足其他停止条件。 MDFort的设计和实现充分考虑了并行计算的效率和可扩展性。通过合理地划分工作负载，结合OpenMP和OpenACC的优势，使得MDFort能够在各种硬件平台上高效运行，无论是多核CPU还是配备GPU的高性能计算集群。这对于科学研究者来说，意味着能够更快地获取模拟结果，更深入地探索分子世界的奥秘。 总结，MDFort是一款结合了OpenMP和OpenACC的Fortran分子动力学模拟软件，它的出现为科学研究提供了强大的计算工具，极大地提高了MD模拟的效率，使得复杂的化学和物理过程的模拟成为可能。对于想要深入理解和应用分子动力学模拟的用户，掌握MDFort及其背后的并行计算原理至关重要。

常用的基因编辑工具，集合了引物设计，翻译，Tm之预测等（snapgene 1.1.3 win.exe）

在复数领域，分数形式的复数经常出现在各种计算中，包括电路理论、信号处理以及量子力学等。本文将详细探讨分子和分母都为复数的分数复数的模值（模）和相角（幅角）的计算方法。 我们了解复数的基本表示。一个复数可以表示为 \( z = a + jb \)，其中 \( a \) 是实部，\( b \) 是虚部，\( j \) 是虚数单位，满足 \( j^2 = -1 \)。复数的模值（也称为幅值或绝对值）是 \( |z| = \sqrt{a^2 + b^2} \)，相角（幅角或arg）是 \( \arg(z) = \arctan\left(\frac{b}{a}\right) \)。如果 \( a \) 为负，幅角需要加上或减去 \( 180^\circ \) 或 \( \pi \) 以确保其在 \( [0, 2\pi) \) 范围内。 现在我们来分析分母含有虚部的情况： 1. 分子为实数： - 如果 \( s = A(a + jb) \)，模值为 \( |s| = A\sqrt{a^2 + b^2} \)，幅角为 \( \arg(s) = -\arctan\left(\frac{b}{a}\right) \)。 - 如果 \( s = A(a - jb) \)，模值相同，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{b}{a}\right) \)。 - 如果 \( s = -A(a + jb) \)，模值不变，幅角为 \( \arg(s) = 180^\circ - \arctan\left(\frac{b}{a}\right) \)。 - 如果 \( s = -A(a - jb) \)，模值不变，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{b}{a}\right) - 180^\circ \)。 2. 分子为虚数： - 如果 \( s = jda + jb \)，模值为 \( |s| = d\sqrt{a^2 + b^2} \)，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{ab}{d}\right) \)。 - 如果 \( s = -jda + jb \)，模值不变，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{ab}{d}\right) - 180^\circ \)。 - 对于其他两种形式 \( s = jda - jb \) 和 \( s = -jda - jb \)，情况类似，只是幅角需要根据 \( ab \) 的正负进行调整。 3. 分子为复数： - 当分子包含实部和虚部时，如 \( s = c + jda + jb \)，模值为 \( |s| = \sqrt{c^2 + d^2} \sqrt{a^2 + b^2} \)，幅角取决于 \( ad - bc \) 的正负。若 \( ad - bc > 0 \)，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{ad - bc}{cd + ab}\right) \)；若 \( ad - bc < 0 \)，幅角为 \( \arg(s) = \arctan\left(\frac{ad - bc}{cd + ab}\right) + 180^\circ \)。 - 其他形式 \( s = c \pm jda \pm jb \) 的计算类似，关键在于确定 \( ad \pm bc \) 的符号，并相应调整幅角。 计算过程中，我们通常会先化简分母，使其只包含实部，然后应用反余切函数求得幅角。需要注意的是，由于反余切函数的定义域限制，可能需要添加或减去 \( 180^\circ \) 或 \( \pi \) 来确保结果在合适的范围内。 总结来说，分数复数的模值和相角计算涉及复数的加法、乘法和反余切函数。理解这些基本概念和计算规则对于解决涉及复数的复杂问题至关重要，尤其是在工程和科学领域。通过熟悉这些公式和步骤，我们可以准确地处理分母含有复数的情况，进一步推动对复数系统和相关现象的理解。

Avogadro是一款先进的分子编辑器，设计用于计算化学，分子建模，生物信息学，材料科学及相关领域中的跨平台使用。 它提供了灵活的渲染框架和强大的插件架构。

阿伏加德罗 Avogadro是一款先进的分子编辑器，设计用于计算化学，分子建模，生物信息学，材料科学及相关领域中的跨平台使用。 它提供了灵活的呈现和强大的插件体系结构。 跨平台：适用于Windows，Linux和Mac OS X的分子构建器/编辑器。 免费，开源：易于安装，所有源代码都可以在GNU GPL下获得。 国际性：翻译成25种以上的语言，包括中文，法语，德语，意大利语，俄语和西班牙语，还有更多语言可供选择。 直观：专为学生和高级研究人员而设计。 快速：支持多线程渲染和计算。 可扩展：开发人员的插件架构，包括渲染，交互式工具，命令和Python脚本。 灵活：功能包括Ope

【Autodock Vina批量分子对接】 分子对接是生物计算领域中的一个重要技术，它用于预测小分子（如药物候选物）如何与大分子（如蛋白质）结合，这对于药物设计和发现至关重要。Autodock Vina是一款高效且用户友好的分子对接软件，能够自动寻找最优的配体-受体复合物构象，评估其结合亲和力。 在Ubuntu 18.04上安装Autodock Vina和相关的工具包，首先需要确保系统是最新的，通过`sudo apt-get update`更新包列表，然后安装一系列必要的依赖项，包括图形库、Python库等。接着，下载Autodock Vina和MGLTools。MGLTools是Autodock的一套辅助工具，包含了用于处理分子数据的多种程序。 创建一个目录来存放这些软件，并按照以下步骤安装： 1. 安装Open Babel，这是一个多格式的化学转换工具，可以用来处理不同的分子文件格式。 2. 解压并安装Autodock Vina的二进制文件。 3. 安装MGLTools，运行安装脚本`python install.py`进行安装。 4. 修改vina.sh脚本，设置环境变量，确保Autodock Vina和MGLTools的路径被添加到PATH中。 5. 使用prepare_receptor4.py和prepare_ligand4.py脚本预处理受体和配体分子，将其转化为Autodock Vina可读的格式。 6. 使用vina执行分子对接任务，通过配置文件conf.txt控制参数，如CPU数量、搜索空间等。 7. 输出结果通常为pdbqt格式，可以进一步转化为其他格式如sdf，便于后续分析。 【Slurm调度器】 Slurm（Simple Linux Utility for Resource Management）是一种广泛使用的集群作业调度系统，尤其适合高性能计算环境。在安装配置Slurm时，首先需要安装必要的库文件，包括munge服务，用于提供安全的身份验证。启动munge服务并确保其正常运行。 接着，安装Slurm工作负载管理器（slurm-wlm）、Slurm守护进程（slurmd）和Slurm控制器（slurmctld）。这三个组件是Slurm的核心部分，分别负责作业调度、节点管理和整个系统的控制。 配置Slurm的关键在于编写slurm.conf文件，该文件定义了集群的拓扑、资源分配策略和默认参数。在/etc/slurm-llnl目录下创建或编辑这个文件，根据实际的硬件配置和需求进行调整。例如，定义节点名称、节点数量、节点上的核心数、内存大小以及网络配置等。 安装完成后，启动Slurm的服务： 1. 启动slurmctld（控制器）服务。 2. 启动slurmd（节点）服务。 至此，Autodock Vina和Slurm已经安装并配置完成，可以在Slurm调度系统上批量运行Autodock Vina进行分子对接任务，有效利用集群的计算资源，提高研究效率。

刚开始学习分子动力学，在尝试了一段时间的lammps建模之后听说使用atomsk建模更加容易一些，因此选择对其进行学习，又因本人比较喜欢纸质版的东西，故进行了翻译整理，希望后续可以翻阅查看，也希望可以为大家带来帮助。 Atomsk 是一个强大的工具，主要用于分子动力学模拟前的预处理工作，如创建、修改和分析晶体结构。本文档是 Atomsk 的中文手册，旨在帮助初学者更好地理解和使用该软件。以下是对各功能命令的详细解释： 1. **add-atom(添加原子)**：这个功能用于在现有结构中增加新的原子，可以指定原子类型、位置以及添加的数量，以构建或扩展你的晶体模型。 2. **add-shells(创建壳)**：这个命令可以帮助你为部分或所有原子添加壳层，这对于模拟表面或界面的性质非常有用，可以增加原子层以模拟表面粗糙度或者界面相互作用。 3. **alignx(向量对齐)**：此功能可将第一个单元格向量与 X 轴对齐，确保你的模型具有正确的对称性和定向，这对于后续的模拟计算非常重要。 4. **cell(修改单元格向量)**：单元格向量是描述晶体结构的关键参数，你可以通过这个命令调整其长度和方向，以适应不同类型的晶体结构或模拟需求。 5. **center(居中)**：此命令可以将整个系统移动到其边界框的中心，便于观察和处理。 6. **crack(插入裂缝)**：在分子动力学中，研究材料断裂和裂纹行为很重要，Atomsk 提供了插入直线裂缝的功能，以便模拟裂纹扩展过程。 7. **cut(清除部分)**：可以删除系统中的选定区域，比如去除不想要的晶格部分或创建缺陷。 8. **deform(施加应力或应变)**：此功能允许你对系统施加单向的应力或应变，模拟拉伸、压缩或剪切等力学行为。 9. **dislocation(插入位错)**：位错是晶体中的线缺陷，对材料的机械性能有显著影响。尽管这部分你还不太熟悉，但 Atomsk 提供了插入位错的能力，对理解材料的塑性变形至关重要。 10. **disturb(随机移动原子)**：这个命令可以随机扰动原子的位置，模拟热运动或其他无序效应，这对于研究非完美晶体或高温环境下的系统特别有用。 11. **duplicate(复制系统)**：通过复制现有系统，你可以构建更大的超晶胞，模拟大尺度结构或探究周期性边界条件下的现象。 12. **fix(修复坐标)**：有时原子坐标可能因为各种原因出现错误，这个功能可以用来修正这些问题，确保模型的准确性。 13. **fractional(简化坐标)**：原子坐标可以表示为分数形式，这个选项用于将坐标从笛卡尔坐标转换为简化坐标，适用于周期性边界条件的处理。 14. **mirror(镜像转换)**：可以将系统沿指定平面进行镜像操作，用于创建对称结构或模拟表面的反面。 15. **options(应用选项)**：从文件读取选项列表，允许用户自定义和控制 Atomsk 的运行参数，提高灵活性和效率。 16. **orient(改变晶体方向)**：这个功能允许你改变晶体的定向，这对于研究特定方向上的性质（如晶体的滑移面或解理面）非常有用。 17. **orthogonal-cell(正交单元)**：寻找等效的正交单元格，保留系统的周期性，使得某些计算更为简便，例如计算晶体的电子结构。 18. **properties(设置属性)**：通过这个命令可以设置系统的各种属性，如原子类型、电荷、质量等，这些属性会影响分子动力学模拟的结果。 以上是 Atomsk 中文手册的部分内容概述，涵盖了原子结构的创建、修改和分析的基本操作。对于分子动力学模拟的学习者来说，掌握这些命令将极大地提高建模效率并提升研究质量。继续深入学习和实践，你将能够熟练运用 Atomsk 进行复杂晶体结构的建模和分析。

目录 介绍 该存储库表示在开发用于材料科学中的机器学习的图形网络方面的工作。 这项工作仍在进行中，到目前为止，我们开发的模型仅基于我们的最大努力。 我们欢迎任何人使用我们的代码和数据来构建和测试模型的努力，所有这些代码和数据都是公开的。 也欢迎任何意见或建议（请在Github Issues页面上发帖。） 使用我们的预训练MEGNet模型进行晶体特性预测的Web应用程序可从。 MEGNet框架 MatErials图形网络（MEGNet）是DeepMind图形网络[1]的实现，用于材料科学中的通用机器学习。 我们已经证明了它在分子和晶体的广泛属性中实现非常低的预测误差方面所取得的成功（请参阅 [

MSMBuilder的 MSMBuilder是一个python软件包，它为高维时间序列实现了一系列统计模型。 它特别专注于生物分子动力学的原子模拟的分析。 例如，MSMBuilder已用于通过分子动力学（MD）模拟对蛋白质折叠和构象变化进行建模。 LGPL（v2.1或更高版本）提供MSMBuilder。 功能包括： 将特征提取到二面体，联系方式等中 具有多种算法的几何聚类。 使用时间结构独立成分分析（tICA）和主成分分析（PCA）进行降维。 马尔可夫状态模型（MSM）的构造 率矩阵MSM构造 隐藏马尔可夫模型（HMM）构造 时标和过渡路径分析。 在查看文档，并加入。 有关MSMBuilder的更广泛概述，请看一下我们的。 安装 对于优选的安装机构msmbuilder与conda ： $ conda install -c omnia msmbuilder 如果您没有cond

Cellulose-builder 是一个用户友好的程序，可以构建不同尺寸和几何形状的纤维素晶体结构。该程序以蛋白质数据库格式为指定结构的所有原子生成笛卡尔坐标，适合用作分子动力学模拟和其他计算中的起始配置。纤维素多晶型物 Iα、Iβ、II 和 III I的晶体结构实际上任何尺寸的纤维都可以很容易地构建，包括平行六面体、任何长度的植物细胞壁纤维素基本原纤维和单层。