TensorFlow

版本:TF1.2、1.3、1.4

License:Apache License 2.0

软件介绍

TensorFlow是将复杂的数据结构传输至人工智能神经网中进行分析和处理过程的系统,可被用于语音识别或图像识别等多项机器深度学习领域,对2011年开发的深度学习基础架构DistBelief进行了各方面的改进,它可在小到一部智能手机、大到数千台数据中心服务器的各种设备上运行。

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软件类型 开源软件;开发者:Google
软件来源 https://www.tensorflow.org/,https://github.com/tensorflow
软件使用指南

目前平台已安装TF1.2、1.3以及1.4版本,均支持CPU、GPU,其中:
TF1.2发布于2017年6月,需配套安装cuDNN5.1支持基于verbs的RDMA(需用源码编译安装)、支持MKL;
TF1.3发布于2017年7月,需配套安装cuDNN,如需保留cuDNN5.1需自行下载源码编译安装;
TF1.4发布于2017年11月,需配套安装cuDNN6.0,支持动态图;

 1)环境:集群本地环境,singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 2)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_data/slurm_submit.sh

 3)安装路径:singularity(/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/tensorflow)
      本地(/public/software/deep_learning/tensorflow_v1.4)

设置环境变量

在~/.bashrc文件尾部加载如下内容:

# .bashrc
# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
. /etc/bashrc
fi
# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=
# User specific aliases and functions
#tensorflow
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
source /public/software/profile.d/anaconda2-tf.sh

镜像环境变量设置,在~/.bashrc文件添加如下内容:

# .bashrc
# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
. /etc/bashrc
fi
# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=
#tensorflow
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
# User specific aliases and functions
export XDG_RUNTIME_DIR=~
alias tree='singularity exec ~/.sandbox/centos7_base.img tree'
alias searchCode='find -iname \*.cpp | xargs grep $1'
alias searchCodeHeaders='find -iname \*.h | xargs grep $1
作业提交命令参考 #!/bin/bash
#SBATCH -N 1
#SBATCH --gres=gpu:8
#SBATCH --mem=20G
echo $(hostname) $CUDA_VISIBLE_DEVICES
#调用镜像内环境(需修改环境变量)
srun -N1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:8 --exclusive singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/tf_test/benchmarks/scripts/tf_cnn_benchmarks/tf_cnn_benchmarksbk_tf.py
#调用本地环境(需修改环境变量)
#srun -N1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:8 python /public/DL_Data/tf_test/benchmarks/scripts/tf_cnn_benchmarks/tf_cnn_benchmarksbk_tf.py

PyTorch

版本:0.4.4

License:MIT License(MIT)

软件介绍

PyTorch 是一个 Python 优先的深度学习框架,能够在强大的 GPU 加速基础上实现张量和动态神经网络。PyTorch的一大优势就是它的动态图计算特性。

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软件类型 开源软件;MIT License
软件来源 http://pytorch.org/,https://github.com/pytorch/pytorch
软件使用指南

目前平台已安装版本0.4.0,引入了NumPy风格的Broadcasting、Advanced Indexing,增加了高阶梯度和分布式PyTorch。

环境:集群本地环境,singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_Data/mnist-pytorch/slurm_run.sh

 2)软件安装在
  本地:/public/software/deep_learning/anaconda2-4.2.0/lib/python2.7/site-packages/torch
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/torch

设置环境变量

在~/.bashrc文件尾部加载如下内容:

source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/anaconda2.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
source /public/software/profile.d/libgpuarray.sh
作业提交命令参考 #!/bin/bash
#SBATCH -N 1
#SBATCH --gres=gpu:1
#SBATCH --mem=20G
#SBATCH --ntask-per-core=1
echo $(hostname) $CUDA_VISIBLE_DEVICES
srun -N 1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:8 --exclusive /public/software/singularity/bin/singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/mnist-pytorch/test.py

Sonnet

版本:1.18

License:Apache License 2.0

软件介绍

Sonnet 是基于TensorFlow开发的快速构建神经网络模块的深度学习框架。Sonnet被专门设计用于与TensorFlow协同工作,不会阻止访问底层细节。

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软件类型 开源软件;Apache License
软件来源 https://deepmind.github.io/sonnet/,https://github.com/deepmind/sonnet
软件使用指南

环境:singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_Data/Sonnet/sonnet_test.sh

 2)软件安装在
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/sonnet

设置环境变量

在~/.bashrc文件尾部加载如下内容:

source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.shb
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/anaconda2.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
source /public/software/profile.d/libgpuarray.sh
作业提交命令参考

脚本:/public/DL_Data/Sonnet/sonnet_test.sh 内容如下

#!/bin/sh
# 调用镜像内环境
sbatch -N1 singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/Sonnet/justTest.py

Mxnet

版本:0.7.0、 0.12.0

License:Apache License 2.0

软件介绍

Apache MXNet是DMLC开发的一款开源的、轻量级、可移植的、灵活的深度学习库,它让用户可以混合使用符号编程模式和指令式编程模式来最大化效率和灵活性,目前已是AWS官方推荐的深度学习框架。

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软件类型 开源软件;Apache License
软件来源 https://mxnet.incubator.apache.org/,https://github.com/apache/incubator-mxnet/
软件使用指南

目前镜像已安装版本为1.0

环境:集群本地环境,singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_data/mxnet_submit.sh

 2)软件安装在
  本地:/public/software/deep_learning/mxnet
  /public/software/deep_learning/mxnet-0.12.0
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/mxnet

设置环境变量

在~/.bashrc填入如下环境变量:

source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh

脚本提交作业

命令行下输入: sbatch mxnet_submit.sh

mxnet_submit.sh为作业脚本,用户可以根据自己的命名方式进行使用提交,脚本中添加的内容见例子模板。

作业提交命令参考

采用测试例子官方实例:cifar10,具体脚本代码如下

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=Mxnet    #job name
#SBATCH -N 1             #number of nodes
#SBATCH --mem=20G       #memory capacity
#SBATCH --cpus-per-task=6   #number of cpu cores
#SBATCH --gres=gpu:1      #number of gpus
#SBATCH --exclusive      #not sharing resources
#SBATCH -o log/%j.log    #log file
#SBATCH -e log/%j.err    #error file

singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data /slurm_test/mxnet_slurm/data/incubator-mxnet-master/example/image-classification/train_cifar10.py --network resnet --num-layers 110 \ --batch-size 128 --gpus 0 --num-epochs 20

具体解释:
#开头的是配置作业所需要的资源,后面为英文注释
python **********/example.py python调用执行程序实例
查看执行文件的输出,可以看日志文件job号.log 和job号.err(%j表示job号)

Keras

版本:2.1.2

License:MIT License(MIT)

软件介绍

Keras是一个高层神经网络API,由纯Python编写而成,并基于Tensorflow、Theano以及CNTK后端。

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软件类型 开源软件;MIT License
软件来源 https://keras.io/,https://github.com/keras-team/keras
软件使用指南

目前本地未安装Keras

目前镜像中已安装版本为2.1.2

环境:singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_data/slurm_submit.sh

 2)软件安装在
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/keras

设置环境变量

镜像环境变量设置,在~/.bashrc文件添加如下内容:

# .bashrc
# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
. /etc/bashrc
fi
# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=
#tensorflow
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
# User specific aliases and functions
export XDG_RUNTIME_DIR=~
alias tree='singularity exec ~/.sandbox/centos7_base.img tree'
alias searchCode='find -iname \*.cpp | xargs grep $1'
alias searchCodeHeaders='find -iname \*.h | xargs grep $1'
作业提交命令参考 #!/bin/bash
#SBATCH -N 1
#SBATCH --gres=gpu:8
#SBATCH --mem=20G
echo $(hostname) $CUDA_VISIBLE_DEVICES
#调用镜像内环境(需修改环境变量)
srun -N1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:8 --exclusive singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/ktf.py

Lasagne

版本:0.1

License:MIT License(MIT)

软件介绍

Lasagne是一个基于Theano的轻量级的神经网络库。Lasagne设计的六个原则是简洁、透明、模块化、实用、聚焦和专注。它支持前馈神经网络,比如卷积网络、循环神经网络、LSTM等,以及它们的组合。

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软件类型 开源软件;MIT License
软件来源 http://lasagne.readthedocs.org/,https://github.com/Lasagne/Lasagne
软件使用指南

环境:singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_Data/Lasagne/lasagne_test.sh

 2)软件安装在
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/lasagna

设置环境变量

在~/.bashrc文件尾部加载如下内容:

source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/anaconda2.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh
source /public/software/profile.d/libgpuarray.sh

在~/.theanorc文件加载如下内容(若要使用gpu):

[global]
floatX = float32
device = cuda0
作业提交命令参考 #!/bin/bash
#SBATCH -N 1
#SBATCH --gres=gpu:1
#SBATCH --mem=20G
#SBATCH --ntask-per-core=1
echo $(hostname) $CUDA_VISIBLE_DEVICES
srun -N 1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:8 --exclusive /public/software/singularity/bin/singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/mnist-pytorch/test.py

Caffe/Caffe-MPI

版本:Caffe 2.0、Caffe-mpi

License:BSD2-Clause

软件介绍

Caffe的全称是Convolutional Architecture for Fast Feature Embedding,是一个以表达式、速度和模块化为核心的深度学习框架。
Caffe-MPI是一款高性能高可扩展的深度学习计算框架,目前支持GPU集群并行计算,该版本在伯克利单机单卡GPU版本上进行开发。该版本相比于伯克利版最突出特性是支持跨节点。

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软件类型 开源软件;BSD License
软件来源 http://caffe.berkeleyvision.org/,https://github.com/BVLC/caffe,
http://www.inspur.com/lcjtww/443012/444624/450134/450548/2317528/index.html,
https://github.com/Caffe-MPI/Caffe-MPI.github.io
软件使用指南

目前镜像已安装caffe1.0

环境:集群本地环境,singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_data/caffe_submit.sh

 2)软件安装在
  本地:/public/software/deep_learning/anaconda2-4.2.0/lib/python2.7/site-packages/torch
     /public/software/deep_learning/caffe-mpi
  Singularity:/usr/local/bin/caffe

设置环境变量

在~/.bashrc填入如下环境变量:

source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/opencv.sh

脚本提交作业

命令行下输入: sbatch caffe_submit.sh

caffe_submit.sh为作业脚本,用户可以根据自己的命名方式进行使用提交,脚本中添加的内容见例子模板。

作业提交命令参考

slurm调用容器singularity中caffe,并采用官方实例:cifar10

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=caffe   #job name
#SBATCH -N1                #number of compute node
#SBATCH --gres=gpu:1         #number of requested gpu
#SBATCH --cpus-per-task=3   #number of cpu core
#SBATCH --mem=10G          #memory capacity
#SBATCH –-exclusive        #not sharing resource
#SBATCH -o %j.log           #log file
#SBATCH -e %j.err           #error file

singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img sh /public/DL_Data /slurm_test/caffe_slurm/singularity/caffe-1.0/examples/cifar10/train_quick.sh

具体解释:
#开头的是配置作业所需要的资源,后面为英文注释
singularity exec *******/cnic_ai.img 调用中科院计算机网络信息中心镜像
镜像中caffe的可执行二进制命令均在/usr/local/bin目录下面,例如:train,使用caffe的用户可以根据自己的需求对配置文件进行设置。
查看执行文件的输出,可以看日志文件job号.log 和job号.err(%j表示job号)

Theano

版本:1.0

License:BSD Platform

软件介绍

Theano是一个基于Python的开源深度学习框架。它允许高效地定义,优化和评估包含多维数组的数学表达式,并支持符号微分。Theano执行速度和稳定性较好,可应用于图像处理、自然语言处理等领域。

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软件类型 开源软件;BSD License
软件来源 http://deeplearning.net/software/theano/#,https://github.com/Theano/Theano
软件使用指南

环境:环境:集群本地环境,singularity镜像环境(镜像名:cnic_ai.img)

 1)单节点Python作业提交脚本在/public/DL_data/slurm_submit.sh

 2)软件安装在
  本地:/public/software/deep_learning/anaconda2-4.2.0/lib/python2.7/site-packages/Theano-1.0.0-py2.7.egg/theano下
  Singularity:/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/theano

设置环境变量

在~/.bashrc文件尾部加载如下内容:

source /public/software/profile.d/cudnn-v6.0.sh
source /public/software/profile.d/cuda-8.0.sh
source /public/software/profile.d/nccl-2.0.sh
source /public/software/profile.d/anaconda2.sh

在~/.theanorc文件加载如下内容(若要使用gpu):

[global]
floatX = float32
device = cuda
作业提交命令参考 #!/bin/bash
#SBATCH -N 1
#SBATCH --gres=gpu:1
#SBATCH --mem=20G
echo $(hostname) $CUDA_VISIBLE_DEVICES
#调用镜像内环境(需修改环境变量)
srun -N1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:1 --exclusive singularity exec /public/DL_Data/cnic_ai.img python /public/DL_Data/imdb/lstm.py
#调用本地环境(需修改环境变量)
#srun -N1 -n 1 --mem=20G --gres=gpu:1 python /public/DL_Data/imdb/lstm.py

Hadoop

版本:3.0.1

License:Apache License 2.0

软件介绍

Hadoop是一个能够对大量数据进行分布式处理的软件框架。

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软件类型 开源软件;Apache License
软件来源 http://hadoop.apache.org/,https://github.com/apache/incubator-mxnet/
软件详述:

Hadoop实现了一个分布式文件系统(Hadoop Distributed File System),简称HDFS。HDFS有高容错性的特点,并且设计用来部署在低廉的(low-cost)硬件上; 而且它提供高吞吐量(high throughput)来访问应用程序的数据,适合那些有着超大数据集(large data set)的应用程序。 HDFS放宽了(relax)POSIX的要求,可以以流的形式访问(streaming access)文件系统中的数据。

Hadoop的框架最核心的设计就是:HDFS和MapReduce。HDFS为海量的数据提供了存储,则MapReduce为海量的数据提供了计算。

Hadoop是一个能够让用户轻松架构和使用的分布式计算平台。用户可以轻松地在Hadoop上开发和运行处理海量数据的应用程序。它主要有以下几个优点:
      1.高可靠性。Hadoop按位存储和处理数据的能力值得人们信赖。
      2.高扩展性。Hadoop是在可用的计算机集簇间分配数据并完成计算任务的,这些集簇可以方便地扩展到数以千计的节点中。
      3.高效性。Hadoop能够在节点之间动态地移动数据,并保证各个节点的动态平衡,因此处理速度非常快。
      4.高容错性。Hadoop能够自动保存数据的多个副本,并且能够自动将失败的任务重新分配。
      5.低成本。与一体机、商用数据仓库以及QlikView、Yonghong Z-Suite等数据集市相比,hadoop是开源的,项目的软件成本因此会大大降低。

Hadoop带有用Java语言编写的框架,因此运行在 Linux 生产平台上是非常理想的。Hadoop 上的应用程序也可以使用其他语言编写,比如 C++。

CCFD-3.0

发表日期:2016-12-19

软件介绍

CCFDV3.0针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场,基于多块结构网格求解雷诺平均Navier-Stokes方程或Euler方程进行数值模拟,采用多块结构网格,可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
发表日期 2016-12-19
软件来源 http://tsct.sccas.cn/channel.action?chnlid=2335
Splitter运行

1. 运行splitter,输入需要分块的cgns格式网格文件;
2.输入将要运行的核数,屏幕会输出重新划分的块数,并给出新的cgns格式网格文件;
3. 在input.dat第二行将网格文件名更新。

建议输入的核数适当大于实际运行的核数,获得更细的网格划分,得到最佳的负载平衡分配。
对于多体分离问题,出于计算精度考虑,不建议执行该前处理步骤

CCFD 运行

1. 将参数文件和网格文件放在指定的文件夹,并确保参数文件input.dat第二行的网格文件名与实际网格文件一致。
2. 利用作业提交命令提交,需重定向输入参数文件:
Eg: bsub –W 6:00 –a openmpi –n 128 –q x64_blades –e err –o out “mpirun.lsf ./ccfd_mpi ”

计算过程中查看

流场迭代信息和残差文件在计算过程中实时输出,可使用linux下的tailf命令:跟踪残差文件resid,获得残差收敛信息以及升阻力、力矩的实时输出;跟踪流场输出文件output,获得计算过程的详细追踪信息。

结果提取及处理

1.全机升阻力、力矩系数及升阻比等参数,在resid文件中,根据收敛情况,取残差平稳的最后n步的平均值作为最终结果。

2.物面的压力、温度、马赫数、摩擦阻力等分布情况,利用物面信息文件printout,分别提取第一层和第二层的信息,在tecplot等后处理软件中显示。

3.空间流场的云图或流线图,利用plot3d或cgns格式的全流场解文件,在tecplot等后处理软件中提取不同剖面。

CCFD-MGMB

发表日期:2016-12-11

软件介绍

CCFD-MGMB 针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场,基于多块结构网格求解雷诺平均 Navier-Stokes 方程或 Euler 方程进行数值模拟,采用多块结构网格,包含重叠与搭接技术,可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
发表日期 2016-12-11
软件来源 http://tsct.sccas.cn/channel.action?chnlid=2335
Splitter运行

CCFD-MGMB 支持 cgns 格式的网格文件,包含格点坐标信息以及多块连接关系和边界条件,用户可通过网格生成软件 ICEM-CFD 或 Gridgen 生成 cgns 网格, 并在导出网格前设定边界条件。程序输出 Plot3d 和 cgns 格式的全流场解文件,以及物面信息文件和迭代残差文件,用户可使用后处理软件 Tecplot 等进行流场显示。

下图是在天河2号上用CCFD-MBS模拟类C919外形的并行扩展性测试结果。

CCFD-MBS

发表日期:2016-12-11

软件介绍

CCFD-MBS是在CCFD-MGMB基础上开发的多体分离数值模拟模块,可以对分离过程的复杂流场及物体运动轨迹进行准确模拟。该模块基于结构重叠网格,通过预估-矫正方法实现六自由度刚体运动方程和雷诺平均Navier-Stokes方程的耦合。 支持多块网格并行计算,通过添加并行多块重叠网格装配(PMBOGA)技术,实现跨块的重叠网格并行挖洞找点。通过伪时间方法提高流场求解的时间精度,并采用多重网格技术加速子迭代收敛。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
发表日期 2016-12-11
软件来源 http://tsct.sccas.cn/channel.action?chnlid=2335
Splitter运行

下图是多体分离的模拟效果。

Materials Studio

版本:5.5

开发者:BIOVIA.Inc

软件介绍

Materials Studio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。 模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。

更多详情

软件类型 商业软件
软件来源 http://accelrys.com/products/collaborative-science/biovia-materials-studio/
主要功能

Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面,允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。Materials Studio软件主要包括如下功能模块:

  1. Materials Visualizer:图形化界面,提供Perl 语言环境,以及脚本编写。
  2. COMPASS II: 基于量子力学方法,并且能够对凝聚态体系进行原子尺度模拟研究的力场。OMPASS 可在一个很大的温度、压力范围内,精确地预测多种单分子及其凝聚态的结构、构象、振动及热物理性质。
  3. Amorphous Cell: 允许对复杂的无定型系统建立有代表性的模型,并对主要性质进行预测。
  4. Reflex: 模拟晶体材料的X光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱。
  5. Reflex Plus: 在Reflex标准功能基础上加入了已被广泛验证的Powder Solve技术。Reflex Plus提供了一套可以从高质量的粉末衍射数据确定晶体结构的完整工具。
  6. Equilibria: 可计算烃类化合物单组分体系或多组分混合物的相图,溶解度作为温度、压力和浓度的函数也可同时得到,还可计算单组分体系的virial系数。
  7. DMol3: 独特的密度泛函(DFT)量子力学程序,可以模拟气相、溶液、表面及固体等过程及性质的商业化量子力学程序,应用于化学、材料、化工、固体物理等许多领域。
  8. CASTEP: 量子力学程序,可研究:晶体材料的性质、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构、晶体的光学性质、点缺陷性质、扩展缺陷、体系的三维电荷密度及波函数等。
  9. ONETEP:针对大体系(>500 原子) 研究的量子力学程序。模拟计算的时间与体系的大小成线性关系。其应用范围主要包括表面化学、大分子体系及其它复合材料、纳米材料以及半导体、陶瓷材料缺陷等
  10. DFTB+:可以对数千个原子体系进行模拟研究,为解决电子、催化、化工等领域中各种复杂体系及复杂过程的相关问题提供一种新的模拟方法。
  11. Forcite Plus:分子力学和分子动力学模拟程序。可以对分子、表面或三维周期性材料体系进行快速的能量计算、 几何优化以及各种系综下的动力学模拟研究,可以分析材料体系的各种结构参数、热力学性质、力学性质、动力学性质以及统计学性质。

NWChem

版本:6.8

License: Educational Communityc 2.0

软件介绍

NWChem是运行在高性能并行超级计算机和通常工作站集群上的计算化学软件,可以用在大多数计算平台上。 NWChem使用标准量子力学描述电子波函或密度,计算分子和周期性系统的特性,还可以进行经典分子动力学和自由能模拟。

更多详情

软件类型 开源软件 Educational Community license
软件来源 http://www.nwchem-sw.org/index.php/Main_Page
主要功能

NWChem支持从小分子体系到大分子体系或固体体系的理论计算。特别适合于需要同时使用多种理论工具进行研究的体系,高精度计算问题和需要考虑相对论效应的体系。

  1. 分子的电子结构
  2. 相对论效应
  3. 赝势平面波电子结构
  4. 分子动力学
  5. DNTMC,新的动力学核理论Monte Carlo模块,用于确定分子团簇的几率分布和蒸发率。
  6. Python,NWChem内植了Python程序语言,用户可以很容易地组合和控制NWChem的许多高级功能,进行复杂的操作。
  7. 并行工具和库(ParSoft)

BDF

License: 私有

软件介绍

BDF支持非相对论、二分量、四分量相对论的密度泛函程序包,可以使用多种非相对论泛函和相对论泛函。最新的BDF程序包拥有优化的高斯积分求解器,可以实现原子轨道积分的快速计算。

更多详情

软件类型 开发者:刘文剑,黎乐民,王繁,索兵兵,雷依波等;License: 私有
软件来源 http://old.chem.pku.edu.cn/lwj/#
主要功能

原子轨道积分快速求算
低标度DFT方法
固体NMR计算

ADF

版本:2017.111

开发者:SCM.Inc

软件介绍

ADF包含多种尺度的计算化学方法与智能图形界面,在核物理、核工业、催化化学、无机化学、物理化学、材料化学、石化、OLED显示技术、电池、光谱等领域广泛应用。

更多详情

软件类型 商业软件;开发者:SCM.Inc
软件来源 https://www.scm.com/
主要功能

包含ADF、BAND、ReaxFF、DFTB、COSMO-RS、MOPAC及GUI等模块

ADF模块是最先进的相对论方法,精确计算锕系、镧系等重金属体系。

BAND模块用于精确处理表面溶剂化、分子体系的Unrestricted开壳层片段分析、0~3维周期性体系能量分解EDA、 ETS-NOCV 分析成键来源与电子在碎片轨道间的定量转移、AIM、Laplacian电子密度、NMR、 核电子密度、单电子激发、电子自旋共振、外加匀强电场、外加磁场、薄膜半导体的介电常数

ReaxFF用于模拟介观尺度下的化学反应,以及有关的热力学、动力学性质。

DFTB模块可以实现大体系、大时间尺度的包含化学反应的分子动力学模拟

SMO-RS对液体、气体、气液相平衡、液液相平衡等热力学问题进行预测。在离子液体中的应用非常广泛。支持用户自建分子库

MOPAC对大分子、镧系化合物等过渡金属化合物结构的精确预测非常有效

特色

ADF是历史最悠久的模块,是世界上第一个DFT程序,并行效率非常高。
有GUI界面,使用友好

Gaussian

版本:16

开发者:Gaussian.Inc

软件介绍

Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件,可以研究:分子能量和结构,过渡态的能量和结构, 化学键以及反应能量,分子轨道,偶极矩和多极矩,原子电荷和电势,振动频率,红外和拉曼光谱,NMR,极化率和超极化率,热力学性质,反应路径等。

更多详情

软件类型 商业软件;开发者:Gaussian.Inc
软件来源 http://www.gaussian.com/
主要功能

适合研究小分子体系与大分子体系(ONIOM方法),可研究的主要功能包括以下几个方面:

  1. 化学反应过程,如稳态及过渡态结构确定、反应热、反应能垒、反应机理及反应动力学;
  2. 化合物稳态结构的确定,如中性分子、自由基、阴、阳离子等;
  3. 分子各种性质,如静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、键级、电荷、极化率、电子亲和能、电离势、自旋密度、电子转移、手性等;
  4. 热力学分析,如熵变、焓变、吉布斯自由能变、键能分析及原子化能等;
  5. S分子间相互作用,如氢键及范德华作用;
  6. 激发态,如激发态结构确定、激发能、跃迁偶极矩、荧光光谱、磷光光谱、势能面交叉研究等
特色

特别适合于有机分子反应机理研究
与GaussView搭配使用
容易上手

Molcas

版本:8.2

软件介绍

量子化学程序MOLCAS可以用各种量子化学模型研究分子体系,从SCF/DFT到耦合簇,从RASSCF到包含动态电子相关处理的MR-CI或MS-CASPT2。

更多详情

软件类型 商业软件
软件来源 http://www.molcas.org/
主要功能
  1. 波函,能量,与特性
  2. 分子结构,振动频率,热动力学
  3. 激发态和电子光谱
  4. 环境影响
其它功能

独立于平台的图形用户界面,用于显示轨道和密度。

部分模块实现了并行化:Seward,SCF,Alaska,McKinley,MCLR和CC基本实现了线性或超线性加速。

结合了到ACES II的界面,可以和该代码的全部耦合簇特性一起使用。同时也可在ACES II中使用MOLCAS中的积分和梯度程序。

Cerius2系列的图形用户界面C2MOLCAS,可以简化输入,显示计算的MO,频率和优化结构。

到Molden的接口,用于绘制分子轨道,显示几何优化和谐振分析的结果。

格点显示程序MOLCASGV,基于OpenGL/Mesa,用于显示MOLCAS的分子的轨道、密度和密度差。

用GRID_IT包计算分子轨道和密度格点文件,用于MOLCASGV,C2MOLCAS和GABEDIT显示。

包含了MOPAC,HONDO等的功能。

到LUCIA和LUCIAREL的接口(需要向作者索取LUCITA程序),分别进行direct-CI和相对论双值群CI计算。

Q-CHEM

版本:5.0

软件介绍

Q-CHEM电子结构从头计算程序,可以对分子的基态和激发态进行第一定律计算

更多详情

软件类型 商业软件
软件来源 http://www.q-chem.com/
主要功能
  1. 基态自洽场方法
  2. 基于波函的电子关联处理
  3. 激发态方法
  4. 特性分析
  5. 基组
  6. QM/MM

GAMESS

版本:Feb 14, 2018 R1

软件介绍

从头计算量子化学程序。可以从RHF,ROHF,UHF,GVB和MCSCF计算波函,其中一些使用CI和MP2修正。自恰场的解析梯度用于自动几 何优化,过渡态寻找,跟踪反应路径。 能量hessian的计算允许预测振动频率。可以计算大量的分子特性,从简单的偶极矩到含频率超级极化率。内部储存了大量基组和有效芯势,分子中可以包含到Ra的所有元素。几个图形程序用于显示最终结果。支持并行计算。

更多详情

软件类型 开源软件,开发者:Prof. Mark Gordon and his group
软件来源 http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/
主要功能
  1. 计算RHF,UHF,ROHF,GVB或MCSCF自恰场波函。
  2. 计算自恰场能量的CI或MP2修正。
  3. 半经验MNDO,AM1或PM3波函计算。
  4. 对所有自恰场波函计算解析能量梯度。
  5. 使用能量梯度,按照笛卡尔或内坐标优化分子结构。
  6. 寻找势能曲面和鞍点。
  7. 计算能量hessian,得到简正模式,振动频率和红外强度。
  8. 追踪反应路径。
  9. 计算辐射跃迁特性。
  10. 计算自旋-轨道耦合波函。
  11. 计算以下分子特性:
    •   偶级、四极、八极距
    •   静电势
    •   电场和电场梯度
    •   电子密度和自旋密度
    •   Mulliken和Lowdin布居数分析
    •   维里定理和能量成分
  12. 模拟溶剂影响,使用:
    •   有效片断势(EFP)
    •   极化连续模型(PCM)
    •   自恰反应场(SCRF)
  13. 产生Hondo,Meldf,Gamess-UK,Gaussian 9x的输入文件。
  14. 自旋-轨道组态相互作用计算。
  15. 自旋-轨道多组态准简并微扰理论(SO-MCQDPT)
  16. 结合Tinker,进行QM/MM计算。
  17. 耦合簇,包括:CCD,CCSD,CCSD(T),R-CC和CR-CC。
  18. 在MCSCF轨道优化的CI步骤中,可以使用限制占据的多个活性空间(ORMAS),它比FORS (CAS-SCF)使用的行列式。

Molpro

版本:2015.1

软件介绍

MOLPRO是国际上广泛使用的专业级电子结构量化计算软件。不同于其它的量子化学软件包,MOLPRO的重点是高精度计算,通过多参考CI,耦合簇和有关的方法,广泛处理电子相关问题。

更多详情

软件类型 商业软件,开发者:Peter Knowles and Hans-Joachim Werner
软件来源 http://www.molpro.net/
主要功能
  1. 生成收缩高斯基函数(s,p,d,f,g,h,i……)
  2. 有效芯势
  3. 多种单电子特性,如Lx2,Ly2,Lz2,LxLy……等
  4. 闭壳层和开壳层(自旋限制和非限制)自恰场
  5. 各种修正交换和相关势梯度的密度泛函理论
  6. 多组态自恰场,即二次收敛MCSCF方案
  7. 多参考组态相互作用MR-CISD及其变体:MR-CISD+Q,MR-ACPF,MR-AQCC。通过内部收缩方案,能够比常规多参考方法降低一至两个数量级的计算量。
  8. 多参考二级、三级微扰理论(CASPT2/CASPT3),以及MRCI+MRPT2耦合方法
  9. Miller-Plesset微扰理论(MPn,n=2,3,4),耦合簇(CCSD),二次组态相互作用(QCISD)和闭壳层体系的Brueckner耦合簇(BCCD)
  10. 开壳层耦合簇理论
  11. EOM-CCSD和CIS计算单重激发态
  12. 完全组态相互作用FCI
  13. SCF,DFT,态平均MCSCF/CASSCF和MP2波函的解析能量梯度
  14. MCSCF解析的非绝热耦合矩阵元素
  15. 能量优化价键波函和CASSCF波函的价键分析
  16. MCSCF和MRCI波函的单电子跃迁特性,包括自旋-轨道耦合
  17. MCSCF波函的一些双电子跃迁特性
  18. 布居数分析
  19. 轨道局域化
  20. 分布多极分析
  21. 自动几何优化
  22. 自动计算振动频率,强度和热动力学特性
  23. 跟踪反应路径
  24. 几何输出有xyz,MOLDEN和Gaussian格式;分子轨道和频率输出为MOLDEN格式
特色

高精度耦合簇和多参考波函数方法。

GridMol

发表日期:2016-12-11

软件介绍

GridMol是一款设计为集分子建模、科学计算、分子信息可视化等为一体的一站式服务型计算化学软件系统。该系统服务器端通过网格中间件高效利用网格中的各种硬件、 软件资源,浏览器端提供图形化的计算化学前、后处理功能。GridMol系统基于Java和Java 3D API设计实现,具有跨平台和网络运行的优点。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33105
主要功能

GridMol主要包括以下功能:

  1. 支持多种格式分子文件中分子结构的查看
  2. 提供多种模式显示分子的三维结构
  3. 显示及修改分子结构参数信息
  4. 支持用户创建新的分子模型或根据用户需要对分子模型进行添加/删除原子(基团)、修改分子结构参数等修饰的建模功能,并提供分子结构加氢功能
  5. 保存分子结构到多种格式分子文件及图片
  6. 提供与高性能计算平台的接口,通过提交表单生成多种计算化学软件的计算输入文件并提交到高性能计算平台进行计算
  7. 支持Gaussian软件计算结果文件中的信息处理与可视化功能

通过GridMol软件系统,用户可以方便快捷地完成计算化学研究的前处理过程,进行计算作业提交以及计算结果后处理。

Crystal MD

发表日期:2016-12-07

软件介绍

Crystal MD分子动力学模拟软件适用于金属材料的微观结构演化研究,由中国科学院计算机网络信息中心、中国原子能科学研究院、 北京科技大学和中国科学院计算技术研究所联合开发。Crystal MD在实现分子动力学模拟的基本功能的同时,空间规模可以达到10^12原子尺度,可以扩展到10万处理器核。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33083
输入文件格式

输入文件名:input,下图以金属模拟为例,介绍输入文件中个参数含义

Crystal MD的输入文件必须要以BCC_MD_SIMULATION_INPUT作为首行的文本
phasespace:模拟规模设置。共有3个参数输入,代表3维坐标下,每个维度的晶格数目
cutoffRadius:截断半径设置。用于程序内进行分子动力学模拟计算作用力时使用,分子只计算处于其截断半径以内的其他分子与其的作用力。
latticeconst:晶格常数。代表单晶格的边长。
createphase:温度环境设置,以及播撒速度生成随机种子。共有2个参数输入,第一个代表模拟初始的温度设置,第二个代表程序自动生成速度时使用的随机数种子。
potential_file:势函数文件。Crystal MD中采用EAM势函数进行作用力的计算,第一个参数设置势函数文件的格式,第二个参数设置势函数文件名。其中文件格式使用DYNAMO格式的文件输入。
collision_step:用于级联碰撞模拟。共有8个参数输入,第一个参数代表发生级联碰撞的时间步,第2-4个参数表示发生碰撞的晶格全局坐标,第五个参数表示在BCC晶格模拟时,发生碰撞的晶格位置,0代表晶格点,1代表体心晶格点,第6-8个参数表示发生碰撞位置的原子速度。
timesteps:表示分子动力学模拟的时间步数。
output_step:输出时间步。每隔output_step时间步进行一次结果输出。

计算参数说明
参数名 参数大小 参数解释
amuInKilograms 1.660538921e-27 每千克amu数
fsInSeconds 1.0e-15 1fs=10^-15s
AngsInMeters 1.0e-10 每米的Ang数
eVInJoules 1.602176565e-19 每焦耳的能量(eV
hartreeToEv 27.21138505 Hartrees势与eV比
bohrToAngs 0.52917721092 原子单位埃
模拟过程说明

建立MPI拓扑

程序开始阶段,根据用户所使用的机器和输入,确定进程数,进行进程间MPI拓扑的划分。



创建原子

模拟计算开始前,先根据输入文件中的晶格数(phasespace)、温度和随机数种子(createphase)进行原子id、坐标、速度



开始模拟

创建原子后,进入模拟阶段,单步模拟步长由计算参数中给出,模拟时间步由输入文件中确定。



通信过程

计算作用力前后,进程间都需要进行通信交换信息。



模拟结束

模拟完成后,屏幕输出模拟所消耗的计算时间和通信时间,以及进行输出文件的输出。

输出文件格式

输出文件名:dump_*.atombr
其中*代表输出的进程号,具体输出信息如下:

第一列表示原子ID信息
第二至四列表示原子坐标信息。

LAMMPS

版本:stable

License:GPL

软件介绍

LAMMPS (“Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator”,大尺度原子/分子并行模拟工具)是由桑迪亚国家实验室开发的一套分子动力学模拟的开源程序包。在材料体系的模拟中应用非常广泛,同时也支持生物分子模拟。

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软件类型 开源软件;开发者:Sandia National Labs;License: GPL
软件来源 http://lammps.sandia.gov/
主要功能
  1. 支持多种粒子类型,可用于原子、聚合物分子、生物分子、金属、颗粒等类型系统的模拟。
  2. 支持多种力场,包括多种多体势函数。
  3. 支持三种可极化模型:QEq, core/shell model, Drude dipole model。
  4. 支持多种粗粒化模型:DPD, GayBerne, REsquared, colloidal, DLVO。
  5. 兼容多种常见力场:CHARMM, AMBER, DREIDING, OPLS, GROMACS, COMPASS。
  6. 支持刚体动力学积分。
  7. 支持rRESPA多步长积分。
  8. 支持多种增强采样算法:parallel replica dynamics,temperature accelerated dynamics,parallel tempering。
  9. 通过MPI和空间区域分解支持并行模拟。
  10. GPU (CUDA and OpenCL), Intel Xeon Phi, and OpenMP 支持常用功能。
  11. 可编译为库,通过库API或Python API调用。
特色

LAMMPS对分子动力学中的单元粒子、相互作用、积分器等关键组分进行了抽象,并暴露了对各组分进行灵活配置的API。基于这样的抽象, LAMMPS实现了异常丰富的对粒子类型和力场的支持,模拟对象不限于某一门类的体系,应用相当广泛。

同样是基于上述抽象,结合C++的模块化特性,LAMMPS代码具有很强的功能可扩展性。用户通过对几个主要基类的继承可以很容易地对分子动力学框架下的各个组分进行定制, 从而实现新的原子类型(atom style)、相互作用类型(bond style)、计算量(compute style)、积分器(fix style)等。

其他

往往需要其他工具进行建模和前处理。对于单纯生物体系的模拟相较其他更有针对性的软件而言不是很方便。

Amber

版本:17

License:GPL

软件介绍

Amber不是一个all-in-one的分子动力学软件,而是由多个各司其职的组分所构成的工具集,除了高性能动力学引擎外的其他组分统称AmberTools,可以免费使用,包含动力学引擎的发布版本则须购买授权。

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软件类型 商业软件;开发者:Peter A. Kollman等; GPL License
软件来源 http://ambermd.org/
主要功能
  1. 力场

    Amber力场包括多个不同名称的组分,分别支持蛋白质、DNA、RNA、碳水化合物、脂肪等不同分子类型,以及一种针对有机小分子的通用力场GAFF和多种水分子模型。 用户可以使用AmberTools中的CHAMBER工具将CHARMM力场文件转换成Abmer格式以在Amber中使用。

    与之类似,tinker_to_amber工具可以转换TINKER原生的AMOEBA力场供Amber使用。除了AMOEBA,Amber本身还支持一种基于诱导偶极子理论的可极化力场ff02, 该力场比AMOEBA计算量小,曾经被广泛使用,且是首个支持核酸的可极化力场,但该力场在现版本(Amber16)中已不推荐使用。

    溶剂模型方面Amber支持多种GB模型,同时支持一种名为reference interaction site model(RISM)的分子溶剂模型,该模型本质上是一种微观溶剂模型。 Amber通过Sander支持QM/MM混合模拟。Sander内建多种NDDO及DFTB类型的半经验哈密顿量,AmberTools同时包含一个名为sqm的工具可提供基于这些半经验哈密顿量的纯量化计算, 代码大部分基于MOPAC。Sander同时提供接口可对接多种常用量化软件,包括ADF、GAMESS-US、NWCHem、Gaussian、Orca、Q-Chem、TeraChem。

  2. 算法

    支持的采样算法包括:Self-Guided Langevin dynamics,Accelerated Molecular Dynamics,Gaussian Accelerated Molecular Dynamics,Targeted MD, Multiply-Targeted MD (MTMD),Low-MODe (LMOD) methods,Replica Exchange Molecular Dynamics (REMD), Adaptively biased MD,Steered Molecular Dynamics (SMD) 等。

    支持的自由能计算方法包括:Thermodynamic integration,Absolute Free Energies using EMIL,Linear Interaction Energies,Umbrella sampling等。 上述算法中的一些如umbrella sampling存在不止一种实现。其中三个模块ncsu_smd、ncsu_pmd和ncsu_bbmd为同一框架下的实现,该框架定义了几类reaction coordinates。

    支持constant-pH模拟以及constant-pH REMD。

    支持包括NMR、X-ray及cryo-EM/ET在内的实验结构精细化计算。

    在基本算法的基础之上,Amber还通过AmberTools提供了一些工作流工具,对特定的计算任务提供了从计算到分析的流程化辅助。如自由能计算工作流工具FEW和MMPBSA。

    从Amber11开始,Amber加入了对GPU的支持,从 Amber14开始,PMEMD加入了对Intel Xeon Phi协处理器的支持。

espressoMD

版本:3.3.1

License:GPL

软件介绍

espresso是一种用途广泛的软件包,用于执行和分析在物理、化学和分子生物学等软质研究中使用的粗粒度原子论或bead-spring模型的科学分子动力学模型。它可以用来模拟诸如聚合物、液晶、胶体、聚合电解质、铁液和生物系统等系统,例如DNA和脂质膜。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:Christian Holm, G. Rempfer, F. Weik, R. Weeber等;License: GPL3
软件来源 http://espressomd.org
主要功能
  1. 支持多种系综: NVE, NVT, NPT, μVT
  2. 非键作用力: Lennard Jones, Buckingham, Morse, Generic tabulated potentials等
  3. 成键作用力:harmonic spring, FENE, generic tabulated bonded potentials等
  4. 支持各向异性相互作用: Gay-Berne粒子等
  5. 静电及静磁作用: P3M, MMM1D, MMM2D, ELC, dipolar P3M, DLC, MEMD, MMM2DIC, ELCIC, ICC, LB-EK
  6. 约束: 可固定全部或部分粒子的坐标,可施加多种多种空间约束(walls, spheres, pores等)
  7. 刚体模拟: 可以从多个粒子构建任意形状的扩展对象
  8. 动态成键: 粒子碰撞时可产生新的键以研究聚集效应
  9. 流体动力学: 格子玻尔兹曼流体(Lattice-Boltzmann fluid,可在GPGPU运行),耗散粒子动力学 (DPD)
  10. 分析: 具备大量分析函数,可使用VMD或paraview进行可视化
特色

ESPResSo的特色是专门针对粗粒化模型。另有以下几个特点:

  1. 可通过脚本语言控制(较早版本为Tcl,新版为Python)
  2. 用户可添加新算法,对软件功能进行扩展

NAMD

版本:3.3.1

License:专有

软件介绍

NAMD作为生物大分子的动力学模拟软件,最重要特色为可扩展性,专门针对大规模高性能并行计算。 NAMD在算法实现的稳健性及代码结构的合理性上都具备明显的长处。该软件在设计上与大部分同类软件最大的区别在于基于Charm++的并行模式。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:UIUC;License: 专有,学术界免费使用,源代码公开
软件来源 http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd/
主要功能
  1. 能量最小化、动力学计算及基本的轨迹分析功能,支持多时间步长积分。
  2. 原生支持CHARMM、Amber、GROMACS力场,可直接读取这三种软件的参数文件。其中对CHARMM力场可做到完全支持,Amber及GROMACS做到大部分支持。NAMD提供的力场函数形式可支持OPLS力场,但使用者须先对OPLS参数文件进行格式转换。
  3. 可极化力场方面,NAMD支持一种基于Drude振荡的模型,与CHARMM的DRUDE模块来源于同样的理论工作。
  4. 支持一种基于Generalized Born模型的隐式溶剂模型,与Amber类似。
  5. 2.12版新近加入了对hybrid QM/MM计算的支持。该版本为NAMD与量化软件提供了一个通用的接口,并可实现同时模拟多个量化区域及模拟进程中更新量化区域等功能,但具体信息尚未正式发布。
  6. 支持多种Steered Molecular Dynamics方法。
  7. 支持Alchemical free energy perturbation自由能计算。
  8. 支持Adaptive biasing force potential of mean force计算。
  9. 通过VMD实现可交互式动力学, 用户可通过键鼠实时施加外部作用力。
  10. 提供一套可选的基于Tcl的接口,该接口使得用户可以在configutation文件中使用Tcl脚本进行流程控制,用户得以混合使用参数关键字、Tcl原生命令及NAMD提供的一组扩展Tcl命令来控制计算及分析作业,并可以通过Tcl接口实现自定义力和自定义算法。
  11. 独立的ColVars模块提供灵活的collective variables定义接口。
特色

与大多数同类软件不同,NAMD的并行模式建立在Charm++提供的并行框架之上。Charm++是一种面向对象、跨平台的C++库,为并行编程提供高层抽象。 在Charm++的并行模型中,程序被划分成中等粒度的重复任务,由称为chare的对象执行,chare之间通过消息相互作用。Chare到物理处理单元的映射和其间消息的传递由Charm++运行系统负责完成。 该模型通过消息驱动的异步并发模式实现通信与计算的重叠,另一方面通过对Chare的调度实现动态负载均衡。 在此基础之上,NAMD采用了空间/力混合划分模式来划分并行任务, 相对于其他主要采用空间划分实现并行的同类软件对计算的划分粒度更细。该模式在其后为Blue Matter和Desmond采用。在这种并行模式支持下的高可扩展性成为NAMD最重要的特色。

其他

NAMD官方网站针对多种平台提供了预编译的可执行文件,用户可以选择从源码编译或直接下载使用,后者十分简便快捷。

作为与NAMD共同开发的互补软件,VMD在文件格式和交互界面等方面与NAMD完全匹配,二者可实现无缝连接。除了为NAMD构建模型, VMD还可通过Tcl插件直接调用NAMD进行动力学计算,对计算结果进行实时监控,乃至通过键鼠实时施加外部作用力。VMD强大的功能和广泛的应用成为NAMD的一大优势。

GROMACS

版本:2016

License:LGPL

软件介绍

GROMACS是目前生物系统分子动力学模拟领域中最常用的软件,其运行效率尤其是单机计算效率在多个benchmark中明显优于几个主流同类软件,高度优化的计算性能和代码的开放性为GROMACS赢得了众多的用户。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:Herman Berendsen;License: LGPL
软件来源 http://www.gromacs.org/
主要功能
  1. 支持基本动力学相关算法,包括牛顿力学及随机动力学积分器、能量最小化、正则模式分析、模拟淬火等。支持温度及压强控制,支持基于SHAKE和P-LINCS的完全约束算法, 支持多种几何约束。支持包括umbrella sampling在内的非平衡态动力学。支持FEP、essential dynamics。暂不支持const-pH。
  2. 内建支持AMBER、CHARMM、GROMOS及OPLS等多种常见经典力场及数种较少见力场。软件通过user tables实现对非标准函数形式的支持。
  3. 支持Martini粗粒化模型。
  4. 支持基于GBSA的隐式溶剂模型,包括三种可选的计算Born radii的方法。
  5. 支持QM/MM混合动力学,对QM部分支持的计算方法包括AM1, PM3, RHF, UHF, DFT, B3LYP, MP2, CASSCF和MMVB,可对接GAMESS、Gaussian、MOPAC、Orca等量化软件。
特色

ROMACS最突出的特色和目标是高效,无论串行还是并行版本。为达到这一目标,GROMACS进行了大量设计和优化,包括但不仅限于下面这些:

  1. 采用多层级的并行方式分配计算任务,尽量在各个层面上充分利用系统的并行性。第一层为ensemble级别的并行,由一个独立的框架软件Copernicus在GROMACS上层实现, ensemble中包含多个相对独立的系统拷贝,每一个拷贝由GROMACS进行动力学计算,相互间通信量很少,通过http实现。第二层为MPI级别的并行,通过空间分解将计算量分配到多个计算单元, 划分方法采用D.E. Shaw提出的eighth shell方法,多个计算单元间通过MPI通信。OpenMP作为并行模式的第三层,在MPI分解至节点的基础上通过基于OpenMP的多线程机制利用多核的并行性。
  2. 曾经大量使用手写的汇编语言内核来调用支持SIMD的硬件,但这种编程模式耗费大量开发时间。从4.6版本开始,GROMACS加入了一个基于SIMD intrinsics的模块抽象SIMD操作, 并使用一个新的内置SIMD数学库来避免不是所有SIMD指令集都支持的查表和整型操作。这种方式大大简化了支持新CPU架构所需完成的开发。
  3. 默认使用混合精度模型。程序大量使用strength-reduction算法来保证单精度的使用。
  4. 在较新近版本中的一个重要优化是引入了一种基于cluster的邻近列表加速邻近列表的构建和访问。

CHARMM

版本:c41b1

License:专有

软件介绍

CHARMM软件及力场与生物大分子的动力学模拟方法一直同步发展,集成了生物大分子动力学模拟领域的各种前沿算法。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:Martin Karplus等;License: 专有,商业,源代码公开
软件来源 http://www.charmm.org
主要功能
  1. 支持基本的分子动力学算法,包括多种系综、多时间步长、周期性边界条件、简正模分析、能量最小化等基本算法。
  2. 持多种高级算法,包括多种增强采样方法,复杂的reaction coordinate restraints, 路径采样(path sampling), 蒙特卡洛采样(Monte Carlo sampling),路径优化算法及多种分析工具。
  3. 除外CHARMM力场,软件还支持使用AMBER核酸与蛋白质力场,OPLS蛋白质力场,Bristol-Myers Squibb核酸力场。
  4. 支持TIP3P、TIP4P、SPC、SPC/E及ST2等水分子模型。
  5. 现有三个可极化力场相关模块,对应于三种主要的诱导电子极化模型,分别是基于浮动电荷模型的CHEQ模块,基于经典Drude振荡模型的DRUDE模块,以及基于诱导点偶极子模型的PIPF模块。这些模块及其相应的力场参数代表CHARMM力场的最新发展方向,仍在不断更新中,其中前两种方法/力场成熟度较高。
  6. 对隐式溶剂模型有强大的支持,包含一系列在理论框架和具体实现上存在差异的算法,其支持算法的丰富程度超过其他同类分子动力学软件。除了支持隐式水溶剂,CHARMM还提供隐式生物膜模型的支持。
  7. 支持量子力学与经典力学混合的QM/MM计算,对系统局部采用量子化学的方法计算能量。CHARMM通过两种方式支持QM/MM计算。其一是通过内置的QM模块,包括基于MOPAC提供半经验方法的QUANTUM模块及其衍生模块SQUANTM,以及另一基于密度泛函紧束缚方法的SCCDFTB模块。其二是通过调用外部的量子化学计算软件。CHARMM为多种分子轨道从头计算和密度泛函量化程序提供了接口。
特色

CHARMM定位为一个通用并且灵活的分子模拟软件,其设计的初衷是使用一个可执行程序完成所有相关工作。软件通过命令行执行自定义的脚本语言运行,脚本语言包括一系列与分子动力学相关的命令及简单的控制语句、数学运算、变量设置和文件操作。其命令涵盖从建模到能量最小化到动力学计算乃至轨迹分析的各个方面,使其成为一个可以独立使用的一体化工具。

高级算法丰富,如可极化力场和隐式溶剂均有多种算法可供选择。

其他

现有两个网站为CHARMM提供基于Web的脚本生成辅助,分别是CHARMM-GUI (http://www.charmm-gui.org/)和CHARMMing(https://www.charmming.org)。另外有基于Perl的工具集MMTSB,通过运行CHARMM并令其执行自动生成的命令为常见的分子动力学任务提供简化的API

CPMD

版本:4.1

License: CMPD

软件介绍

Car–Parrinello Molecular Dynamics,密度泛函平面波赝势代码,一款用于分子动力学从头计算的开源软件。

更多详情

软件类型 开源软件, CMPD Free License
软件来源 http://www.cpmd.org/
软件详述

CPMD,密度泛函平面波赝势代码,一款用于分子动力学从头计算的开源软件。它基于密度泛函理论(DFT),并通过平面波基矢和赝势来实现。 采用消息传递(MPI)、共享内存(OpenMP)以及混合编程(MPI/OpenMP)的方法来实现并行化,可以在不同结构的计算机平台上运行。

VASP

版本:5.4.4

License: VASP

软件介绍

VASP是使用赝势和平面波基组,进行从头量子力学分子动力学计算的软件包,它基于CASTEP 1989版开发。VAMP/VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似(用自由能作为变量)以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。

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软件类型 商业软件;开发者:维也纳大学Hafner小组;VASP License
软件来源 http://www.vasp.at/
主要功能

VASP程序的亮点:

  1. VASP使用PAW方法或超软赝势,因此基组尺寸非常小,描述体材料一般需要每原子不超过100个平面波,大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。
  2. 在平面波程序中,某些部分代码的执行是三次标度。在VASP中,三次标度部分的前因子足可忽略,导致关于体系尺寸的高效标度。因此可以在实空间求解势的非局域贡献,并使正交化的次数最少。当体系具有大约2000个电子能带时,三次标度部分与其它部分可比,因此VASP可用于直到4000个价电子的体系。
  3. VASP使用传统的自洽场循环计算电子基态。这一方案与数值方法组合会实现有效、稳定、快速的Kohn-Sham方程自洽求解方案。程序使用的迭代矩阵对角化方案(RMM-DISS和分块Davidson)可能是目前最快的方案。
  4. VASP包含全功能的对称性代码,可以自动确定任意构型的对称性。
  5. 对称性代码还用于设定Monkhorst-Pack特殊点,可以有效计算体材料和对称的团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。四面体方法可以用Blöchl校正去掉线性四面体方法的二次误差,实现更快的k点收敛速度。

CASTEP

版本:3.82

软件介绍

CASTEP(Cambridge Sequential Total Energy Package)是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序。总能量包含动能、静电能和交换关联能三部分,各部分能量都可以表示成密度的函数。

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软件类型 限制开源软件,对于英国研究人员免费,其他地区收费;开发者:Castep Developers Group
软件来源 http://www.castep.org/
主要功能
  1. 任务类型:计算总能量、力和张量,包含或不包含内部/外部束缚的几何结构放松,NVE/NVT/Langevin分子动力学,过渡态搜索,弹性系数,用线性响应理论计算声子频率。 CASTAP有三种任务,即单个点的能量计算,几何优化或分子动力学。可提供这些计算中的每一个以便产生特定的物理性能。性质为一种附加的任务,允许重新开始已完成的计算以便产生最初没有提出的额外性能。
  2. 功能:智能选择关键参量(基组,FFT网格,K-点,收敛阈值……),选择局域和非局域交换-相关泛函,整个周期表的超软和常规赝势,显示能带结构、局域和部分态密度,计算含频介电函数和光学特性。
  3. 任务控制与重新开始计算:选择并行化数据分配方案(k,G或k+G),选择CPU数量,指定服务器,监视几何优化的能量和梯度,升级结构,杀死远程服务器的任务,重新开始SCF,MD和几何优化。
  4. 特性:紫外/可见光谱,Mulliken布居和电荷分析,键级分析,显示电荷、自旋以及形变密度,显示体特性的3D轮廓图和2D截面图,计算静态弹性常数,声子散射,总态密度和态的投影声子密度,热动力学特性(生成热,自由能,焓,熵,Debye温度),材料缺陷的特性,显示能带,用3D形式显示体系的电荷密度和波函,宏观缺陷的特性(如断裂,晶粒边界)。
  5. 其它:多个k-点,实空间或者倒空间的赝势表示,完全使用对称性减少k-点集合,SCF选项:DIIS,密度混合,smearing。
  6. 可以很容易地设置自旋态,用于模拟磁性体系。
  7. CASTEP计算固体材料的IR光谱。

Wien2k

版本:7.1

软件介绍

WIEN2k软件包可提供友好的网页终端操作环境(w2web), 实现简洁明快的作业生成、修改、递交和管理。WIEN2k使用增强平面波和局域轨道计算晶体性质。线性平面波(L)APW被认为是密度泛函理论中电子结构计算的最准确的方法之一。

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软件类型 开源软件;开发者:维也纳技术大学材料化学研究所
软件来源 http://susi.theochem.tuwien.ac.at/
模块功能

WIEN2K由一系列脚本工具和各个功能模块的源文件组成. SRC开头的目录为各个功能模块的源文件和相对应的Makefile文件, 编译完成后, 不同的功能形成不同的可执行模块, 然后通过一系列的C-Shell脚本来调用这些模块. 模块功能如下:

  1. LAPW0: 根据给定的电子密度来计算势
  2. LAPW1: 计算本征值和波函数
  3. LAPW2: 根据LAPW1计算出的波函数来计算电子密度
  4. LCORE: 计算原子区域内的波函数和电子密度
  5. MIXER: 混合输入输出的电子密度

其中LAPW1与LAPW2所开销的时间占整个过程的95%, 因此在并行中只考虑将LAPW1与LAPW2这两部分并行化. WIEN中的这两个模块的并行是根据K-point来分配计算量.

程序功能

程序的主要功能如下:

  1. 能带和态密度
  2. 电子密度和自旋密度、X射线结构因子
  3. 总能量、作用力、平衡结构、结构优化、分子动力学
  4. 声子, 与PHONON程序有接口
  5. 电场梯度、异构体位移、超精细场
  6. 自旋极化(铁磁性和反铁磁性结构)、自旋-轨道耦合
  7. X射线发射和吸收谱、电子能量损失谱
  8. 光学性质
  9. 费米面
  10. LDA、GGA、meta-GGA、LDA+U、轨道极化
  11. 中心对称和非中心对称晶格、230个内置的空间群
  12. 图形用户界面和用户指南

cp2k

版本:5.1

GPL License

软件介绍

CP2K是运行最快的开源第一性原理材料计算和模拟软件, 可研究上千个原子的大体系, 广泛用于固体、液体、分子、周期、材料、晶体和生物系统的模拟.

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软件类型 开源软件;开发者:马克斯-普朗克研究中心; License: GPL
软件来源 http://www.cp2k.org/
主要功能

第一原理电子结构计算

  1. DFT能量和力
  2. Hartree-Fock 能量和力
  3. Moeller-Plesset 二阶微扰理论(MP2) 能量和力
  4. 随机相位近似(RPA) 能量
  5. 周期边界条件
  6. 基集包括各种标准的Gaussian型轨道(GTOS), 赝势平面波(PW)以及Gaussian和平面波混合基(GPW/GAPW)
  7. 包括模守恒赝势、GTH、非线性核矫正赝势或者全电子计算
  8. CP2K中可以使用的交换关联泛函很多, 但并非每个基组都为相应的泛函进行了优化. 经常使用的泛函有LDA(PADE), BLYP以及PBE, 在CP2K的tests目录中有相应的优化基组. 此外, CP2K中也可以使用B3LYP、HSE等杂化泛函, 可以使用DFT-D3 等色散校正
  9. 通过DFT-D2以及DFT-D3模型进行色散矫正
  10. DFT+U
  11. 线性标度Kohn-Sham矩阵计算的稀疏矩阵和预筛选技术
  12. DIIS自洽场极小化
  13. 通过TDDFPT计算激发态
  14. CP2K中主要有两种SCF的收敛算法, 一种是基于轨道变换(OT)的算法, 一种是基于对角化(DIAG)的算法. 如果体系有较大带隙的, 如为半导体或者绝缘体等, 推荐使用OT算法, 收敛速度比较快.

如果体系中HOMO-LUMO 带隙很小或者几乎没有, 如金属体系, 则建议使用对角化的方法进行计算并使用smear方法.



分子动力学

  1. Born-Oppenheimer 分子动力学(BOMD)
  2. Ehrenfest 分子动力学(EMD)
  3. 初始波函数的PS外推
  4. 时间可逆的ASPC积分
  5. 近似Car-Parrinello如Langevin Born-Oppenheimer分子动力学


混合量子经典模拟(QM/MM)

  1. 用于估计QM和MM之间库仑相互作用的实空间多重网格方法
  2. 线性缩放静电耦合处理周期性边界条件
  3. 自适应QM/MM

Quantum Espresso

版本:6.2.1

软件介绍

ESPRESSO意为“op(E)n (S)ource (P)ackage for (R)esearch in (E)lectronic (S)tructure, (S)imulation, and (O)ptimization”。Quantum-ESPRESSO软件包基于密度泛函理论,使用平面波基组和赝势。

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软件类型 开源软件;开发者:意大利理论物理研究中心
软件来源 http://www.quantum-espresso.org/
主要功能

基态计算:

  1. 自洽场总能量,力,和张量。
  2. 使用迭代对角技术,阻尼动力学,和共轭梯度进行能量最小化。
  3. Kohn-Sham轨道。
  4. Gamma点,k点取样,各种展宽技术(Fermi-Dirac,Gaussian,Methfessel-Paxton,Marzari-Vanderbilt)。
  5. 模守恒赝势和超软赝势,PAW。
  6. 交换关联泛函:LDA,GGA(PW91,PBE,B88-P86,BLYP),meta-GGA,精确交换泛函,杂化泛函。
  7. LDA+U。
  8. Berry相极化。
  9. 自旋轨道耦合和非共线磁性。
  10. 最大局域化函数。


响应特性(密度泛函微扰理论):

  1. 声子频率,以及任意波矢的本征矢。
  2. 完全声子色散,实空间的原子间力常数。
  3. 平移和转动的声音求和规则。
  4. 有效电荷和色散张量。
  5. 电-声相互作用。
  6. 三阶非谐声子寿命。
  7. 红外和Raman交叉部分。
  8. EPR和NMR化学位移。


从头分子动力学:

  1. Car-Parrinello分子动力学。
  2. Born-Oppenheimer分子动力学。


结构优化:

  1. 使用准牛顿BFGS条件的GDIIS。
  2. 阻尼动力学。
  3. 离子共轭梯度最小化。
  4. 投影速度Verlet算法。
  5. 过渡态和能量最小化。
  6. Born-Oppenheimer NEB。
  7. Born-Oppenheimer弦动力学。

Abinit

版本:8.6.3

License: GPL

软件介绍

ABINIT的主程序使用赝势和平面波,用密度泛函理论计算总能量,电荷密度,分子和周期性固体的电子结构,进行几何优化和分子动力学模拟, 用TDDFT(对分子)或GW近似(多体微扰理论)计算激发态。此外还提供了大量的工具程序。程序的基组库包括了元素周期表1-109号所有元素。

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软件类型 开源软件;开发者:Xavier Gonze; GNU General Public License
软件来源 https://www.abinit.org/
主要功能

可以计算很多物理属性:


计算倒格子中核与电子的总能量

  1. 计算使用平面波和赝势。
  2. 总能量的计算使用密度泛函理论(DFT)。
  3. 自恰场计算生成DFT基态,以及相关的能量和密度。
  4. 程序可以使用多种不同的赝势。
  5. 程序本身可以处理金属和绝缘体系。
  6. 晶胞可以是正交或者非正交。计算可以输入任何对称性及相应的k-点集。
  7. 电子体系可以用自旋极化和自旋非极化计算。
  8. 总能量,力,张量和电子结构的计算可以考虑自旋-轨道耦合。
  9. 能量可分解为不同的成分(局域势,XC,Hartree…)。
  10. 计算内部电子本征值。
  11. 230个空间群和1191个Shubnikov磁群的对称性分析。


计算总能量和本征能量

  1. 用解析公式计算Hellman-Feynman力。
  2. 计算应力。
  3. 极化的计算。
  4. 响应的计算。
  5. 计算近似的和准确的磁化系数矩阵和介电矩阵。
  6. 解析计算电子本征能量的导数。
  7. 计算光学传导性。
  8. Born有效电荷的能带分解,以及局域化张量的计算。


激发态

  1. 用GW近似计算电离能和亲和能。
  2. 用TDDFT计算原子和分子的(单重、三重)激发态和振荡强度。


移动原子,改变晶胞参数

  1. 用不同的方法寻找平衡构型。可以同时优化晶胞参数。优化过程中如果需要的话,可以固定指定的晶胞参数,角度,或原子位置。
  2. 有两种算法进行分子动力学计算。
  3. 自动分析键长键角。原子坐标的格式支持用可视化软件XMOL显示。


分析和图形工具

  1. 后期处理程序cut3d用于分析密度和势文件。它还可以改变文件格式,提取2D明面或者1D线。此外还可以分析波函文件。
  2. 另一个后期处理程序aim,用于进行Bader的“原子中的分子”(AIM)密度分析。
  3. 对可视化程序产生格式化数据:键结构(用XMGR显示),不同参数的总能量(用XMGR显示),电荷密度(3D轮廓线,先用cut3d,再用商业程序matlab;cut3d也可以产生2D密度图)。
  4. 后期处理程序band2eps自动画出eps格式的声子散射曲线。

DL_POLY

版本:TEST41/Release1.10

软件介绍

DL_POLY是串行和并行分子动力学模拟软件包。DL_POLY目前有两个版本。DL_POLY_2是原始版本,用复制数据的方法并行化,适用于在100个处理器上模拟三万个原子的情况; DL_POLY_3的并行化使用区域分解,适用于在8至1024个处理器上,模拟百万量级的原子。对于一个DL_POLY许可,同时提供两个版本。DL_POLY还提供基于JAVA语言的图形用户界面

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软件类型 开源软件;开发者:Daresbury Laboratory
软件来源 https://ccpforge.cse.rl.ac.uk/gf/project/dl_poly_classic/

Materials Studio

版本:5.5

开发者:BIOVIA.Inc

软件介绍

Materials Studio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。 模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。

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软件类型 商业软件
软件来源 http://accelrys.com/products/collaborative-science/biovia-materials-studio/
主要功能

Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面,允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。Materials Studio软件主要包括如下功能模块:

  1. Materials Visualizer:图形化界面,提供Perl 语言环境,以及脚本编写。
  2. COMPASS II: 基于量子力学方法,并且能够对凝聚态体系进行原子尺度模拟研究的力场。OMPASS 可在一个很大的温度、压力范围内,精确地预测多种单分子及其凝聚态的结构、构象、振动及热物理性质。
  3. Amorphous Cell: 允许对复杂的无定型系统建立有代表性的模型,并对主要性质进行预测。
  4. Reflex: 模拟晶体材料的X光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱。
  5. Reflex Plus: 在Reflex标准功能基础上加入了已被广泛验证的Powder Solve技术。Reflex Plus提供了一套可以从高质量的粉末衍射数据确定晶体结构的完整工具。
  6. Equilibria: 可计算烃类化合物单组分体系或多组分混合物的相图,溶解度作为温度、压力和浓度的函数也可同时得到,还可计算单组分体系的virial系数。
  7. DMol3: 独特的密度泛函(DFT)量子力学程序,可以模拟气相、溶液、表面及固体等过程及性质的商业化量子力学程序,应用于化学、材料、化工、固体物理等许多领域。
  8. CASTEP: 量子力学程序,可研究:晶体材料的性质、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构、晶体的光学性质、点缺陷性质、扩展缺陷、体系的三维电荷密度及波函数等。
  9. ONETEP:针对大体系(>500 原子) 研究的量子力学程序。模拟计算的时间与体系的大小成线性关系。其应用范围主要包括表面化学、大分子体系及其它复合材料、纳米材料以及半导体、陶瓷材料缺陷等
  10. DFTB+:可以对数千个原子体系进行模拟研究,为解决电子、催化、化工等领域中各种复杂体系及复杂过程的相关问题提供一种新的模拟方法。
  11. Forcite Plus:分子力学和分子动力学模拟程序。可以对分子、表面或三维周期性材料体系进行快速的能量计算、 几何优化以及各种系综下的动力学模拟研究,可以分析材料体系的各种结构参数、热力学性质、力学性质、动力学性质以及统计学性质。

Molcas

版本:8.2

软件介绍

量子化学程序MOLCAS可以用各种量子化学模型研究分子体系,从SCF/DFT到耦合簇,从RASSCF到包含动态电子相关处理的MR-CI或MS-CASPT2。

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软件类型 商业软件
软件来源 http://www.molcas.org/
主要功能
  1. 波函,能量,与特性
  2. 分子结构,振动频率,热动力学
  3. 激发态和电子光谱
  4. 环境影响
其它功能

独立于平台的图形用户界面,用于显示轨道和密度。

部分模块实现了并行化:Seward,SCF,Alaska,McKinley,MCLR和CC基本实现了线性或超线性加速。

结合了到ACES II的界面,可以和该代码的全部耦合簇特性一起使用。同时也可在ACES II中使用MOLCAS中的积分和梯度程序。

Cerius2系列的图形用户界面C2MOLCAS,可以简化输入,显示计算的MO,频率和优化结构。

到Molden的接口,用于绘制分子轨道,显示几何优化和谐振分析的结果。

格点显示程序MOLCASGV,基于OpenGL/Mesa,用于显示MOLCAS的分子的轨道、密度和密度差。

用GRID_IT包计算分子轨道和密度格点文件,用于MOLCASGV,C2MOLCAS和GABEDIT显示。

包含了MOPAC,HONDO等的功能。

到LUCIA和LUCIAREL的接口(需要向作者索取LUCITA程序),分别进行direct-CI和相对论双值群CI计算。

Q-CHEM

版本:5.0

软件介绍

Q-CHEM电子结构从头计算程序,可以对分子的基态和激发态进行第一定律计算

更多详情

软件类型 商业软件
软件来源 http://www.q-chem.com/
主要功能
  1. 基态自洽场方法
  2. 基于波函的电子关联处理
  3. 激发态方法
  4. 特性分析
  5. 基组
  6. QM/MM

GAMESS

版本:Feb 14, 2018 R1

软件介绍

从头计算量子化学程序。可以从RHF,ROHF,UHF,GVB和MCSCF计算波函,其中一些使用CI和MP2修正。自恰场的解析梯度用于自动几 何优化,过渡态寻找,跟踪反应路径。 能量hessian的计算允许预测振动频率。可以计算大量的分子特性,从简单的偶极矩到含频率超级极化率。内部储存了大量基组和有效芯势,分子中可以包含到Ra的所有元素。几个图形程序用于显示最终结果。支持并行计算。

更多详情

软件类型 开源软件,开发者:Prof. Mark Gordon and his group
软件来源 http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess/
主要功能
  1. 计算RHF,UHF,ROHF,GVB或MCSCF自恰场波函。
  2. 计算自恰场能量的CI或MP2修正。
  3. 半经验MNDO,AM1或PM3波函计算。
  4. 对所有自恰场波函计算解析能量梯度。
  5. 使用能量梯度,按照笛卡尔或内坐标优化分子结构。
  6. 寻找势能曲面和鞍点。
  7. 计算能量hessian,得到简正模式,振动频率和红外强度。
  8. 追踪反应路径。
  9. 计算辐射跃迁特性。
  10. 计算自旋-轨道耦合波函。
  11. 计算以下分子特性:
    •   偶级、四极、八极距
    •   静电势
    •   电场和电场梯度
    •   电子密度和自旋密度
    •   Mulliken和Lowdin布居数分析
    •   维里定理和能量成分
  12. 模拟溶剂影响,使用:
    •   有效片断势(EFP)
    •   极化连续模型(PCM)
    •   自恰反应场(SCRF)
  13. 产生Hondo,Meldf,Gamess-UK,Gaussian 9x的输入文件。
  14. 自旋-轨道组态相互作用计算。
  15. 自旋-轨道多组态准简并微扰理论(SO-MCQDPT)
  16. 结合Tinker,进行QM/MM计算。
  17. 耦合簇,包括:CCD,CCSD,CCSD(T),R-CC和CR-CC。
  18. 在MCSCF轨道优化的CI步骤中,可以使用限制占据的多个活性空间(ORMAS),它比FORS (CAS-SCF)使用的行列式。

LAMMPS

版本:stable

License:GPL

软件介绍

LAMMPS (“Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator”,大尺度原子/分子并行模拟工具)是由桑迪亚国家实验室开发的一套分子动力学模拟的开源程序包。在材料体系的模拟中应用非常广泛,同时也支持生物分子模拟。

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软件类型 开源软件;开发者:Sandia National Labs;License: GPL
软件来源 http://lammps.sandia.gov/
主要功能
  1. 支持多种粒子类型,可用于原子、聚合物分子、生物分子、金属、颗粒等类型系统的模拟。
  2. 支持多种力场,包括多种多体势函数。
  3. 支持三种可极化模型:QEq, core/shell model, Drude dipole model。
  4. 支持多种粗粒化模型:DPD, GayBerne, REsquared, colloidal, DLVO。
  5. 兼容多种常见力场:CHARMM, AMBER, DREIDING, OPLS, GROMACS, COMPASS。
  6. 支持刚体动力学积分。
  7. 支持rRESPA多步长积分。
  8. 支持多种增强采样算法:parallel replica dynamics,temperature accelerated dynamics,parallel tempering。
  9. 通过MPI和空间区域分解支持并行模拟。
  10. GPU (CUDA and OpenCL), Intel Xeon Phi, and OpenMP 支持常用功能。
  11. 可编译为库,通过库API或Python API调用。
特色

LAMMPS对分子动力学中的单元粒子、相互作用、积分器等关键组分进行了抽象,并暴露了对各组分进行灵活配置的API。基于这样的抽象, LAMMPS实现了异常丰富的对粒子类型和力场的支持,模拟对象不限于某一门类的体系,应用相当广泛。

同样是基于上述抽象,结合C++的模块化特性,LAMMPS代码具有很强的功能可扩展性。用户通过对几个主要基类的继承可以很容易地对分子动力学框架下的各个组分进行定制, 从而实现新的原子类型(atom style)、相互作用类型(bond style)、计算量(compute style)、积分器(fix style)等。

其他

往往需要其他工具进行建模和前处理。对于单纯生物体系的模拟相较其他更有针对性的软件而言不是很方便。

MATLAB

版本:R2018a

软件介绍

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分

更多详情

软件类型 商业软件;开发者:美国MathWorks公司
软件来源 https://www.mathworks.com/products/matlab.html
优势特点
  1. 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来;
  2. 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;
  3. 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握;
  4. 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。

PHG

版本:0.8.6

软件介绍

PHG (Parallel Hierarchical Grid) 是科学与工程计算国家重点实验室正在发展的专门为三维自适应有限元设计的并行程序开发平台,其核心是分布式的层次网格结构。

更多详情

软件类型 免费软件;开发者:科学与工程计算国家重点实验室
软件来源 http://lsec.cc.ac.cn/phg/index.htm
软件详述

PHG ,三维自适应有限元的并行程序开发平台,其核心是分布式的层次网格结构。目前,PHG 处理的网格对象是三维四面体协调网格。PHG 采用 C 语言开发,基于 MPI 消息传递通信实现并行

PHG 通过面向对象的数据结构以及用户接口实现了并行网格剖分、动态负载平衡和网格局部自适应加密与放粗,在隐藏并行细节的同时为并行自适应有限元程序的开发提供了足够的灵活性。 用户通过 PHG 灵活的自由度管理模块能轻松完成有限元离散和刚度矩阵的组装,通过线性解法器或特征值解法器接口能方便地完成方程组和

MetaSpark

发表日期:2016-12-07

软件介绍

MetaSpark:针对大规模宏基因组数据集开发,主要用于宏基因组序列招募。该软件是部署于采用Spark技术的Hadoop平台,可以缓存跨集群节点上的数据集进行处理, 相比于SOAP2、BWA、LAST等同类软件,MetaSpark招募效果显著,且可扩展性较好,整体性能更优。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33084
软件详述

MetaSpark软件框架




MetaSpark与FR-HIT招募敏感度比较,及MetaSpark扩展性分析

mpiBLAST

版本:1.6.0

软件介绍

mpiBLAST是一个用MCMC进行分子序列贝叶斯分析的跨平台并行程序

更多详情

软件类型 开源软件
软件来源 http://www.mpiblast.org/
软件详述

mpiBLAST是一个用MCMC进行分子序列贝叶斯分析的跨平台并行程序,是BLAST软件的并行版本。mpiBLAST通过数据分块、查询分割、智能调度、 并行I/O等优化手段有效的利用分布式计算资源,将BLAST的计算性能提高了几个数量级,同时,计算规模也扩展到数百个处理器。
mpiBLAST适用于多种平台和操作系统是一种高度实用的生物群落分析软件。

ScLETD

发表日期:2016-12-15

软件介绍

ScLETD-LIB紧致指数时间查分算法库,利用线性算子分裂自然达到高阶,易于设计高阶稳定的时间推进格式;基于有限差分离散,无需求解方程组, 子区域可通过显式内部边界条件耦合,具有良好的稳定性和可扩展性;高计算访存比, 可以充分发挥计算平台的计算能力;虽然对方程和空间离散有一定限制, 仍然具有广泛的应用领域,包括材料学,生物学等。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33122
使用方法

链接方法:

库函数使用前需要进行链接,示例如下:

mpicc -o test test.c -L/path/to/ScLETD-LIB -scletd
函数接口

初始化函数

Void scletd_init ( int *dims, int *procs, int nghost, double epsilon, double *hxyz, double *fieldF )

终止函数

Void scletd_finalize ( void )

张量点积

Void PU ( int TRANSC, int nx, int ny, int nz, double alpha, double *MPX, double *MPY, double *MPZ, double *fieldF, double beta, double *fieldFt )

张量转置

Void xyz_yzx ( double *f, double *ft )
Void yzx_zxy ( double *f, double *ft )
Void zxy_xyz ( double *f, double *ft )


Stencil计算

Void calc_FU ( double *fieldF, double *fieldF1, double *fieldFu, double *fieldFmu )

updateU计算

Void updateU ( int TRANS, double *DDX, double *DDY, double *DDZ, double *phi1, double *fieldF, double *fieldF1 )

子区域通讯及边条件计算

Void transfer ( double *fieldF, double *fieldFu, double *fieldFmu )

HPSEPS

发表日期:2016-12-11

软件介绍

HPSEPS(High Performance Symmetric Eigenproblem Solvers)是用来求解对称特征问题的并行软件,主要用于高性能并行求解实对称/厄密矩阵特征问题、 SVD奇异值分解、LSQR分解及其相关问题。提供了求解大规模稠密特征问题和稀疏特征问题的各种并行求解器。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33104
安装说明

我们提供的软件是一个压缩文件hpseps2.1.tar。用户需在安装目录下解压该文件。与HPSEPS安装有关的两个文件是makefile.in和Makefile。 HPSEPS软件代码库文件和测试程序通过Makefile文件在软件安装时创建。在makefile.inc文件中包含与系统环境有关的环境变量定义和路径说明。
另外,每一个子目录下也存有一个makefile文件。每个makefile文件都含有“include ../makefile.inc” 头文件声明。

安装过程

首先将hpseps.tar拷贝到安装目录下,然后执行解包命令:

tar –xvf  hpseps2.1.tar

这时产生目录hpseps2.1,该目录下的内容为:

Makefile  Makefile.Inc  SRC  PSEPS_int fortran_exam  PLANS  PLOBPCG  UTIL  BLAS  LAPACK,HPSPES.h等。

用户在进行软件编译前,必须首先编辑和修改makefile.inc文件。我们在Makefile.inc中提供了与深腾7000系统相应的设置, 当用户在其它系统上使用该软件时需根据系统环境修改该文件。我们建议用户在安装HPSEPS时,如果系统自带有LAPACK和BLAS库, 最好使用系统中的这些库,因为它们通常由厂家根据系统环境进行了优化。

生成所需要的库文件

最后执行"make lib",如一切正常,将产生标准库文件“HPSEPS-linux.a”。当用户需要重新生成需要的库文件而删除已生成的文件时,只须输入命令:

make clean

在fortran_exam目录和EXAMPLE目录下,我们提供了多个fortran的实例例程和4个C的实例程序。如果这些例程能成功运行, 则说明HPSEPS软件安装成功,否则,你需要根据错误原因修改Makefile.inc文件或设置系统环境变量。

功能和架构

HPSEPS软件主要包括下列一些求解器:

  1. 广义(实)稠密对称矩阵特征问题并行求解器
  2. 广义(复)稠密厄密矩阵特征问题并行求解器
  3. 标准(实)稠密对称特征问题并行求解器
  4. 标准(复)稠密厄密矩阵特征问题并行求解器
  5. 广义(实)稀疏对称矩阵特征问题并行求解器
  6. 广义(复)稀疏厄密矩阵特征问题并行求解器
  7. 标准(实)稀疏对称特征问题并行求解器
  8. 标准(复)稀疏厄密矩阵特征问题并行求解器
  9. SVD奇异值并行求解器和LSQR并行求解器PLSQR

在HPSEPS中,我们对上述求解器分别提供了双精度和单精度两种代码。HPSEPS的设计采用了自底向上的层次设计方法,每个子程序建立在一些基本例程之上。

FFTW

版本:3.3.7

License: GPL

软件介绍

FFTW ( the Faster Fourier Transform in the West) 是一个快速计算离散傅里叶变换的标准C语言程序集,其由MIT的M.Frigo 和S. Johnson 开发。可计算一维或多维实和复数据以及任意规模的DFT。

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软件类型 开源软件;开发者:麻省理工学院的MatteoFrigo 和Steven G. Johnson; GNU General Public License
软件来源 http://www.fftw.org/
软件详述

FFTW包含对共享和分布式存储系统的并行变换,它可自动适应你的机器, 缓存,存储器大小,寄存器个数。

FFTW用C 语言开发,其核心技术(编码生成器) 采用面向对象设计技术和面向对象语言Caml 编写。FFTW 能自动适应系统硬件,因而可移植性很强,用户无须对系统干预太多。它能计算一维和多维离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform),其数据类型可以是实型、复型或半复型。

FFTW 通常比目前其它开源Fourier变换程序都要快。

FFTW 的编码生成器采用面向对象设计技术和面向对象语言Caml 编写;它能自动适应系统硬件,因而可移植性很强。FFTW2.1.5 支持共享存储多线程并行和分布式存储 MPI 并行。FFTW 的运算性能远远领先于目前已有的其它 FFT 软件。

FFTW 为任意大小的模式生成一个计划(plan),通过对该计划施行各种运算完成各种模式的转换;内部结构及其复杂性对用户透明;速度快 (适合各种机器的内部编译器、代码生成器利用 AST 在运行时生成代码并自我优化,而且不占用编译时间,采用分层存储技术)。

FFTW 受到越来越多的科学研究和工程计算工作者的普遍青睐,并为量子物理、光谱分析、音视频流信号处理、石油勘探、地震预报、天气预报、概率论、编码理论、医学断层诊断等领域提供切实可行的大规模 FFT 计算

LAPACK

版本:3.8.0

License: BSD

软件介绍

LAPACK,其名为Linear Algebra PACKage的缩写,是一以Fortran编程语言写就,用于数值计算的线性代数函数库。

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软件类型 开源软件;开发者:Argonne国家实验室、Courant研究院和NAG公司联合开发;BSD license
软件来源 http://www.netlib.org/lapack/
软件详述

LAPACK包含了求解科学与工程计算中最常见的数值线性代数问题,如求解线性方程组、线性最小二乘问题、特征值问题和奇异值问题等。LAPACK还可以实现矩阵分解和条件数估计等相关计算。

LAPACK软件包结构:

Scalapack

版本:2.0.2

License: BSD

软件介绍

ScaLAPACK (Scalable LAPACK) 是美国能源部DOE2000 支持开发的20 多个ACTS 工具箱之一,是LAPACK 在分布式存储环境中的扩展。

更多详情

软件类型 开源软件;由Oak Ridge 国家实验室、加州大学Berkeley 分校和Illinois 大学等联合开发;BSD license
软件来源 http://www.netlib.org/scalapack
软件详述

ScaLAPACK的名称来源于Scalable Linear Algebra PACKage 或Scalable LAPACK的缩写。ScaLAPACK 被设计为具有高效率、可移植性、可扩展性、可靠性、灵活性和易用性。

ScaLAPACK 可以求解线性方程组、线性最小二乘问题、特征值和奇异值问题。同时它也可以处理许多相关问题,如矩阵分解和估计条件数。它只适用于稠密矩阵和带状矩阵,对于普通稀疏矩阵不适用。与LAPACK 类似,ScaLAPACK 也是基于块划分算法以减少进程间的通信。

caLAPACK 的基本组成部分是PBLAS (并行BLAS)和BLACS。

PBLAS 是1、2、3 级BLAS 的分布式存储版本;BLACS则负责实现并行线性代数计算中常用的通信。在ScaLAPACK 程序中,多数通信发生在PBLAS 中,所以ScaLAPACK 的顶层软件源代码看起来和LAPACK 相似。

ScaLAPACK 使用基于SPMD 模型的Fortran 77 编程,采用显式消息传递进行通信。PBLAS 和BLACS 使用C 语言编程,但是具有Fortran 77 接口。ScaLAPACK 程序提供四个版本,分别对应于单精度和双精度、实数和复数计算。

PETSc

版本:3.8

License: BSD

软件介绍

PETSc (Portable,Extensible Toolkit for Scientific Computation)是可移植可扩展科学计算工具箱,主要用于在分布式存储环境高效求解偏微分方程组及相关问题。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:Argonne 国家实验室; 2-clause BSD License
软件来源 http://www.mcs.anl.gov/petsc
软件详述

PETSc 用C 语言开发,遵循面向对象设计的基本特征,用户基于PETSc 对象可以灵活开发应用程序。目前,PETSc 支持Fortran77/90、C 和C++ 编写的串行和并行代码。

PETSc 是一系列软件和库的集合,三个基本组件SLES、SNES和TS 本身基于BLAS、LAPACK 和MPI 等库实现,同时为TAO、ADIC/ADIFOR、MATLAB、ESI 等工具提供数据接口或互操作功能, 并具有极好的可扩展性能。PETSc 为用户提供了丰富的Krylov子空间迭代方法和预条件子,并提供错误检测、性能统计和图形打印等功能。

PETSc 为用户提供了一个高层的PDE 应用程序开发平台,它由三个核心求解器,即线性求解器SLES、非线性求解器SNES 和时间步进积分器TS 组成。 PETSc 不仅提供丰富的Krylov 子空间迭代方法和预条件子,还具有完善的性能统计、对象性能分析和图形可视化能力。用户基于PETSc 的基本对象和库函数可以灵活地开发应用程序, 同时也可以向PETSc 添加新算法和预条件子等功能。此外,PETSc 还为许多软件和库提供了方便的接口

OpenBLAS

版本:1.13

License: BSD

软件介绍

OpenBLAS是基于GotoBLAS开发的开源矩阵计算库。主要用来做基础的矩阵计算,或者是向量计算。

更多详情

软件类型 开源软件;开发者:Zhang Xianyi, Wang Qian, Werner Saar; BSD License
软件来源 http://www.openblas.net/
软件详述

BLAS是 Basic Linear Algebra Subprograms (基本线性代数子程序)的首字母缩写,主要用来做基础的矩阵计算,或者是向量计算。它分为三级:

  1. BLAS 1级,主要做向量与向量间的dot或乘加运算,对应元素的计算;
  2. BLAS 2级,主要做矩阵和向量,就类似PPT中蓝色部分所示,矩阵A*向量x, 得到一个向量y。除此之外,可能还会有对称的矩阵变形;
  3. BLAS 3级,主要是矩阵和矩阵的计算,最典型的是A矩阵*B矩阵,得到一个C矩阵。由矩阵的宽、高,得到一个m*n的C矩阵

OpenBLAS是目前全球最好的开源矩阵计算库,支持几乎全部的主流CPU处理器,同时都能达到比较好的优化性能

EMS-FMM

发表日期:2016-12-15

软件介绍

EMS-FMM,全名“基于快速多极子方法的并行电磁散射模拟软件”,该软件能够有效利用分布式Linux集群,针对矩量法离散的电磁场积分方程, 基于并行多层快速多极子方法,实现数千万未知量规模、数百个波长的电大目标的电磁散射问题的大规模并行模拟。

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/channel.action?chnlid=2335
关键技术

在国家973项目“高性能科学计算研究”的支持下,结合电磁场实际应用需求,我们开发了基于多层快速多极子方法(MLFMM) 求解大规模电磁散射问题的高效并行数值仿真软件EMS-FMM(Electromagnetic simulation based on fast multipole method)。 该软件的开发平台为Linux集群,可应用于飞行器与舰船的隐身与反隐身、雷达天线设计、微波无源电路分析等电磁场与微波技术领域。软件用到的关键技术主要有:

  1. 快速多极子方法(FMM)与多层快速多极子方法(MLFMM)
  2. Krylov子空间迭代法与高性能预条件子(Diagonal、Block、SPAI、ILUT)
  3. 基于球谐函数展开的FFT加速,基于FMM1D的快速谱插值
  4. 基于分布式八叉树的MLFMM高效并行实现策略      
  5. 基于MPI消息传递实现MLFMM的并行
  6. 基于GMSH、Netgen等网格剖分前处理开源软件
功能与特色

可以模拟数千万未知量规模、数百个波长的电大目标的散射问题,比商业软件Ansys- FEKO等具有更好的计算速度和并行效果。

计算模块与流程
计算效果图

VAT4M

发表日期:2016-12-02

软件介绍

VAT4M 是用于可视化分析冷冻电镜三维密度图的一款软件

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33060
软件详述

VAT4M的主要功能包括:可视化,分割和匹配。 

可视化是指对重构的密度数据进行可视化处理,算法上可以采用体绘制和等值面等技术。对晶体结构的显示可以采用多种模式,另外,对可视化的结果可以支持旋转、移动、缩放等操作。

分割功能是指对密度数据的三维数据体根据大分子结构的特点进行分割,而且可以单独和多个分割结果同时查看。

匹配是给定初始的晶体结构位置,自动实现晶体结构在密度图中的匹配,而且匹配结果可以实时显示。

特色:

  1. 密度数据的体绘制功能;
  2. 对密度数据的自动分割功能;
  3. 智能的分子模型与密度图的匹配功能。

Disc Dreamer

发表日期:2016-11-29

软件介绍

Disc Dreamer 是一款针对天文台黑洞数据的专业流场可视化软件,可以根据用户输入的时序速度场计算流线和轨迹线, 从而观察粒子在黑洞吸积盘上的真实运动过程, 并采用 3D 的方式做结果的可视化展示, 展示具有交互控制的功能

更多详情

软件类型 自研软件,免费软件
软件来源 http://tsct.sccas.cn/document.action?docid=33041
软件详述

Disc Dreame软件采用先进美观的界面设计机制(GUI)完成各种参数的输入和输出,方便用户随时更改参数和观察数据处理过程; 采用底层3D渲染图形库OpenGL完成图形的可视化渲染,从而保证了渲染的速度和精度;采用Gcc编译,从而保证了在windows各平台上的通用性, 避免了微软SxS的局限性;值得一提的是,该系统的设计架构考虑到了跨平台的可能性,为后期开发预留了接口。

综合开发和测试的结果,现在的软件版本已经满足下列要求:

  1. 读取并组织HDF4格式数据模块;
  2. 流线和轨迹线计算模块;
  3. 种子点选取模块;
  4. 可视化渲染与交互模块。

ParaView

版本:5.5

License: BSD

软件介绍

ParaView是一款开源、跨平台数据分析和可视化程序

更多详情

软件类型 开源软件:开发者:桑迪亚国家实验室,Kitware公司,洛斯阿拉莫斯国家实验室; BSD license
软件来源 https://www.paraview.org/
软件详述

ParaView是对二维和三维数据进行分析和可视化的程序,它既是一个应用程序框架,也可以直接使用(Turn-Key)。 

ParaView支持并行,可以运行于单处理器的工作站,也可以运行于分布式存储器的大型计算机。 ParaView用C++编写,基于VTK(Visualization ToolKit)开发,图形用户界面用Qt开发,开源、跨平台。

ParaView用户可以迅速的建立起可视化环境利用定量或者是定性的手段去分析数据。利用它的批量处理能力可以在三维或者是在报表中交互进行“数据挖掘”

可视化功能:

  1. 处理结构(匀速直线,非匀速直线,曲线网格),非结构化的,多边形,图像,多块和AMR的数据类型。
  2. 所有处理操作(过滤器)产生的数据集。这允许用户进一步处理的每一个操作或产生一个数据文件。例如,用户可以提取一个切割面,减少这种掩蔽表面上的点的数量和字形(即向量箭头)
  3. 向量可以检查区域运用图形(箭头,锥、线、球体和各种各样的二维图形)转化成点的数据。符号可以按标量、矢量部件或矢量大小和可以使用一个矢量场导向。
  4. 等高线 和等值面可以从所有数据类型中使用标量或者是矢量分量进行提取。任何其他变量的结果,可着色,或作进一步处理。如果可能的话,结构化数据的等高线/等值面提取与使用高效的数据布局的快速,高效的算法。
  5. 可以提取一个数据集的分区域,进行切割或裁剪用任意平面(所有数据类型),指定的阈值标准,排除细胞(所有的数据类型)和/或指定VOI(感兴趣的体域-只限结构化数据类型)。
  6. 可以生成流线。结果可以显示为点、线、管、带等,可以通过一些过滤器处理。粒子路径可以被提取。
  7. 数据集中的点可以通过用标量(一个用户定义的位移矢量)被扭曲(替换),或与向量(非线性直线网格不可用)。
  8. 与阵列的计算器,可以使用现有的点或细胞领域阵列计算出新的变数,。众多的标量和矢量运算的支持。
  9. 可以利用VTK、NumPy|SciPy和其他的Python模块的可编程滤波进行高级数据处理。
  10. 利用强大的选择机制和电子表格科技进行数据的定量检测:
  11. 这种选择机制允许用户通道拾取一个点或者选择一个矩形区域去选择一个重要的数据区域,即定量选择机制
  12. 数据表浏览(spreadsheet view)可以允许用户选择整个数据集合或者选择一块区域
  13. ParaView默认的提供了许多其他数据源接口和过滤,任何VTK过滤(filter)可以通过提供减慢的XML描述添加(VTK提供了上百个算法,可参考VTK文档)

输入和输出格式:

  1. 支持的数据格式包括:
  2. VTK(已有的或将来添加的,包括并行的、二进制、ASCII都可以进行读写操作)

OpenCV

版本:3.4.1

License: BSD

软件介绍

OpenCV是一款开源的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。

更多详情

软件类型 开源软件:开发者:Intel,Willow Garage; 3-clause BSD License
软件来源 https://opencv.org/
软件详述

OpenCV用C++语言编写,实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。它的主要接口也是C++语言,但是依然保留了大量的C语言接口。 该库也有大量的Python、Java and MATLAB/OCTAVE(版本2.5)的接口。如今也提供对于C#、Ch、Ruby的支持。一个使用CUDA的GPU接口也于2010年9月开始实现