Page History
Krótki opis usługi
Usługa InSilicoLab ma na celu wsparcie uruchamiania złożonych eksperymentów obliczeniowych chemii kwantowej na infrastrukturze PL-Grid. Pozwala na przygotowanie danych wejściowych (w tym serii plików o wspólnej strukturze) dla wspieranych programów kwantowochemicznych, wysłanie przygotowanych zadań na grid i ich uruchomienie, a następnie zebranie plików wynikowych i ich wstępną analizę. Przygotowywanie danych wejściowych do usługi InSilicoLab for Chemistry może zostać dodatkowo ułatwione poprzez użycie narzędzia Quantum Chemistry Advisor.
...
Obecnie dostępne są następujące eksperymenty InSilicoLab:
Obliczenia kwantowochemiczne
Eksperyment ten pozwala przygotowanie plików danych wejściowych dla kilku programów obliczeniowych chemii kwantowej (Gaussian, Gamess, Turbomole, Niedoida), specyfikację żądań zasobów a następnie uruchomienie obliczeń na infrastrukturze gridowej.
Po zakończeniu obliczeń użytkownik ma możliwość pobrania plików wynikowych, przeprowadzenia wstępnej analizy (w tym uzyskania zestawienia obliczonych parametrów w formacie XML) oraz zachowania danych i wyników w przestrzeni storage'owej w celu dalszego wykorzystania w kolejnych eksperymentach.
Trajectory Sculptor
Trajectory Sculptor jest narzędziem ułatwiającym manipulacje danymi podczas sekwencyjnego modelowania kwantowochemicznego złożonych układów, w szczególności cząsteczek w roztworach.
...
Niezbędnymi danymi wejściowymi jest trajektoria dynamiki molekularnej i informacja o warunkach brzegowych. Użytkownik ma do dyspozycji wiele możliwości specyfikacji otoczki solwatacyjnej wycinanej wraz z cząsteczką rozpuszczoną dzięki różnym sposobom określania odległości rozpuszczalnik-cząsteczka rozpuszczona oraz wybierania wycinanych cząsteczek rozpuszczalnika (do zadanej odległości lub zadana liczba cząsteczek). Na każdym etapie pracy możliwa jest wizualizacja wyników. Efektem działania narzędzia są geometrie układów wyciętych z poszczególnych ramek zapisane w osobnych plikach lub jako trajektoria w pojedynczym pliku. Możliwe jest też przekazanie ich do innego eksperymentu InSilicoLab w celu uruchomienia obliczeń na infrastrukturze PL-Grid.
Eksperyment Cubegen
Służy do generowania tzw. plików cube programu Gaussian. Niezbędne jest dostarczenie (np. z przestrzeni storage'owej użytkownika) wygenerowanego wcześniej (np. w ogólnym eksperymencie InSilicoLab) pliku checkpoint z przechowanymi danymi obliczeń.
TeraChem
Eksperyment ten ułatwia użycie programu TeraChem służącego do wykonywania obliczeń kwantowochemicznych na kartach graficznych ogólnego przeznaczenia (GP GPU computing). Pozwala to na znaczne, nawet kilkunastokrotne przyspieszenie niektórych obliczeń (w zależności od rozmiaru układu i stosowanej metody).
| Anchor | ||||
|---|---|---|---|---|
|
Aby skorzystać z usługi InSilicoLab for Chemistry należy aktywować ją w katalogu aplikacji i usług.
...
Informacje dotyczące usług i ich aktywowania można znaleźć w podręczniku użytkownika.
Pierwsze kroki
Należy połączyć się z serwerem usługi
...
Uwaga: przy wyborze odpowiedniego programu chemii kwantowej, a także przy uzupełnianiu jego parametrów, można skorzystać z usługi Quantum Chemistry Advisor, agregującej dane o tych programach i wspomagającej wybór odpowiedniego do danych obliczeń.
Identyfikację eksperymentu wprowadzamy podając jego krótką nazwę oraz (opcjonalnie) dłuższy opis. W przypadku niepodania krótkiej nazwy, wykorzystane zostanie pole Title formatki aplikacji kwantowochemicznej. Jeśli oba pola zostaną puste, jako krótka nazwa użyty zostanie tekst "(no title)".
...
Parametry i dane zakończonych zadań mogą zostać zachowane w spisie eksperymentów użytkownika, w celu późniejszego wykorzystania lub powtórzenia.
Zaawansowane użycie
Po połączeniu się z serwerem usługi
...
W szczególności dla obliczeń widm elektronowych plik ten zawiera dane o energii przejść oraz ich sile oscylatora:
Użycie programu niedoida w eksperymencie kwantowochemicznym
Program niedoida rozwijany jest na Wydziale Chemii UJ we współpracy z Akademickim Centrum Komputerowym ACK Cyfronet AGH. Implementuje standardowe metody chemii kwantowej (HF, MP2, metody DFT i TD DFT). Unikatowymi cechami programu jest implementacja Laplace-Transform MP2 oraz dressed-TD DFT.
...
Zwróćmy uwagę, że w polu Results podawana jest energia na poziomie HF SCF, zatem aby odczytać interesującą nas energię w metodzie MP2 należy obejrzeć output programu, lub (wygodniej) odczytać wartość z pliku parsed_data.xml ("MP2 energy"):
Obliczenia kwantowochemiczne na GPU (program TeraChem)
Dostępny na klastrze Zeus program TeraChem pozwala na przyspieszenie części typowych obliczeń kwantowochemicznych poprzez wykonywanie ich na kartach graficznych NVidia.
Uwaga: aby móc skorzystać z obliczeń TeraChemem, należy aktywować dodatkowe usługi - patrz rozdział Aktywowanie usługi.
Szablon odpowiedniego eksperymentu wywołuje się klikając nazwę TeraChem w głównym menu.
Parametry możliwe do ustawienia w eksperymencie to:
- Coordinates file - pozwala na załadowanie pliku w formacie
xyzzawierającego geometrię układu - Basis - baza funkcyjna żądana w obliczeniach
- Charge - całkowity ładunek układu
- Multiplicity - multipletowość układu
- Spin restriction - typ obliczeń restricted lub unrestricted. W przypadku, gdy multipletowość jest większa od 1, wybór typu restricted oznacza uruchomienie obliczeń restricted open-shell.
- Method - metoda kwantowochemiczna. Możliwe jest wykonywanie obliczeń metodą Hartree-Focka lub obliczeń DFT z użyciem różnych funkcjonałów
- Dispersion - pozwala uwzględnić w obliczeniach empiryczną poprawkę dyspersyjną Grimmego (w wersji D2 lub D3)
- Calculation type - rodzaj obliczeń: obliczenia energii (single point), optymalizacja geometrii, poszukiwanie stanu przejściowego, dynamika Borna-Oppenheimera, obliczenie energii i gradientu oraz projekcja funkcji falowej
- QM/MM - zaznaczenie tej opcji pozwala na uwzględnienie wody traktowanej metodą mechaniki molekularnej
- Additional parameters - pole pozwalające na podanie innych słów kluczowych programu
- GPU count - liczba kart graficznych, na których ma zostać uruchomiony program (od 1 do 8)
- Use a non-default grant - standardowo obliczenia wykonywane są w ramach zasobów z domyślnego grantu użytkownika PL Grid. Zaznaczenie tej opcji pozwala na podanie nazwy innego grantu obliczeniowego użytkownika
Jeśli jako Calculation type wybrano Born-Oppenheimer Dynamics, w dodatkowych polach zadaje się:
- Maximum steps - liczbę kroków dynamiki
- Initial temperature - temperaturę określającą początkowy rozkład prędkości
- Thermostat temperature - temperaturę, która ma być utrzymywana w trakcie obliczeń
- Temperature control - sposób utrzymywania zadanej temperatury: termostat Langevina lub skalowanie prędkości
Wybór opcji QM/MM pozwala na wykonanie obliczeń, w których część układu traktowana jest na poziomie wybranej metody kwantowochemicznej a otaczające ją cząsteczki wody opisywane są mechaniką molekularną w parametryzacji TIP3P. W takim przypadku należy użyć listy TIP3P water molecules do załadowania pliku xyz z geometrią cząsteczek wody (część kwantowochemiczna zdefinowana jest przez plik podany w Coordinates file). Cząsteczki wody w pliku zapisywane są kolejno, atomy cząsteczki muszą być podawane w kolejności OHH.
W poniższym przykładzie zażądano wykonania 1000 kroków symulacji dynamiki Borna-Oppenheimera z początkową temperaturą 350 K oraz żądaną temperaturą układu 350 K utrzymywaną przez termostat Langevina. Wybrano kombinowaną metodę QM/MM. Geometria kwantowochemicznej części układu zawarta jest w pliku mc1.xyz, jej ładunek i multipletowość wynoszą 0 i 1. Obliczenia kwantowochemiczne mają zostać wykonane metodą RB3LYP w bazie 6-31G z uwzględnieniem poprawki dyspersyjnej D3. Gęstość gridu używanego w obliczeniach DFT ustawiono na poziomie 2. Kwantowochemiczna część układu otoczona jest cząsteczkami wody TIP3P o początkowej geometrii zadanej w plikumc1-w.xyz. Obliczenia mają być wykonane z użyciem 8 kart GPU w ramach domyślnego grantu użytkownika.
Kliknięcie przycisku Run powoduje przesłanie zadania do wykonania na klastrze Zeus.
Po zakończeniu obliczeń użytkownik ma możliwość pobrania pliku log (output programu TeraChem) oraz pliku tar z zawartością katalogu scr (pozostałe pliki wynikowe tworzone przez program).
Gdzie szukać dalszych informacji?
Overview
Content Tools