PQS(소프트웨어)

PQS (software)
PQS
PQSlogo.jpg
개발자병렬 양자 솔루션
안정적 해제
PQS ab initio v. 4.0
운영 체제Linux, Microsoft Windows, Mac OS
면허증상업적
웹사이트www.pqs-chem.com

PQS는 범용 양자화학 프로그램이다.그것의 뿌리는 피터 풀레이 교수 그룹에서 개발된 첫 번째 아비니시오 그라데이션 프로그램으로 거슬러 올라가지만, 지금은 평행 양자 솔루션에 의해 개발되고 상업적으로 유통되고 있다.학술 이용자의 비용 절감과 사이트 면허가 있다.지오메트리 최적화, NMR 화학적 시프트 계산, 대형 MP2 계산 등이 강점이며 컴퓨팅 클러스터에서는 병렬 효율이 높다.밀도 기능 이론, 반공법, 민도/3, MNDO, AM1, PM3, SYBYL 5.0 포스장을 이용한 분자역학, ONIOM 방법을 이용한 양자역학/분자역학 혼합법, 천연 본드 궤도(NBO) 분석, COSMO 솔러브레이션 모델 등 그 밖의 많은 기능을 포함한다.최근에는 폐쇄형 쉘 시스템용 고효율 병렬 CCSD(T) 코드가 개발되고 있다.이 코드는 많은 포스트 하트리-를 포함한다.Fock 방법: MP2, MP3, MP4, CISD, CEPA, QCISD 등.

역사

PQS 프로그램의 기원은 1960년대 후반 마이어와[who?] 풀리에 의해 개발되었다.그들은 새로운 아비니시오 프로그램을 쓰기 시작했을 때 뮌헨에 있는 맥스 플랑크 물리학 연구소와 천체물리학 연구소에 있었다.[1]주요 목적은 새로운 아비니티오 기법을 확립하는 것이었다.풀레이와 마이어는 약간 다른 관심사를 가지고 있었다.[1]펄레이는 분석력의 수치적 분화를 통한 구배 기하학적 최적화, 해석 에너지 파생상품(힘), 힘 상수 계산의 구현에 관심이 있었고, 마이어는 커플링 전자쌍 근사치(CEPA), 스핀 밀도 계산, 그리고 pseu와 같은 극히 정확한 상관관계 방법에 대해 집중했다.도너럴 궤도-구성 상호작용(PNO-CI).[1]당시 분석 구배는 닫힌 껍질 하트리-폭파 기능에 한정되었다.그러나 1970년에는 무제한(UHF)과 제한적인 오픈 쉘(ROHF) 방식으로 할 수 있었다.코드의 첫 버전은 1969년 맥스 플랑크 연구소와 슈투트가르트 대학에서 완성되었다.그 후, 마이어는 그것을 "MOLPRO"라고 명명하고 가우스 로브 베이시스 세트를 사용했다.[1]1970년대에 MOLPRO의 현재 버전은 다중 구성 자기 일치 필드(MC-SCF)와 내부적으로 계약된 다중 표준 구성 상호작용(MR-CI)과 같은 많은 고급 방법을 추가했다.동시에 1980년대에 MOLPRO는 확장되었고 대부분 한스-조아힘 베르너, 피터 놀스, 마이어의 동료들에 의해 다시 쓰여졌다.[1]

한편, 1976년, 풀레이는 텍사스 대학의 보그스와 캘리포니아 대학의 오스틴과 셰퍼에 방문 중이었다.그들은 오리지널 MOLPRO를 바탕으로 텍사스라는 새로운 프로그램을 작성했고 가우스 로브 기능을 표준 가우스 함수로 대체했다.[1]텍사스는 대형 분자, SCF 수렴, 기하 최적화 기법, 진동 분광법 관련 계산을 강조했다.1982년부터 이 프로그램은 아칸소 대학에서 더욱 발전되었다.[1]

일차적으로 유의미한 팽창은 새보의 몇 가지 새로운 전자상관법 사용과 해밀턴의 1차 MC-SCF 프로그램 사용이었다.중요한 옵션은 고효율 적분 패키지를 추가로 포함한 Wolinski에 의해 최초의 실용 게이지-변동 원자 궤도(GIAO) NMR 프로그램의 시행이었다.[1]Bofill은 분석 구배를 포함한 방해받지 않는 자연 궤도 완전 활성 공간(UNO-CAS) 프로그램을 실행했다. 이는 MC-SCF의 최소 비용 대안이며 대부분의 경우 잘 작동한다.텍사스는 처음에 1995-1996년에 10개의 IBM RS6000 워크스테이션으로 구성된 클러스터에서 병렬화되었다.[1]

1996년 베이커는 풀레이에 합류했고, 비슷한 시기에 인텔은 저가 워크스테이션과 경쟁력이 있고, 가격은 약 1배 정도 저렴한 PC용 프로세서 펜티엄 프로를 내놓았다.계산 화학에 대한 이러한 개선의 능력을 이해하여 PQS가 형성되었고, 1997년 7월에 병렬 아비니시오 계산을 위한 PC 클러스터 상업적 개발을 위한 SBIR 허가 신청서가 제출되었다.[1]한편 국립과학재단(National Science Foundation)의 자금 지원을 받는 풀레이 그룹은 300MHz 펜티엄 II 프로세서를 이용한 리눅스 클러스터 구축에 착수했다.다행히도, 몇몇 유능하고 PC에 능숙한 대학원생들, 특히 Magyarfalvi와 Shirel을 구할 수 있었다.[1]PC 클러스터는 완전한 성공을 거두었고, 소량의 비용으로 그룹의 연산 주체인 IBM Workstation 클러스터를 크게 능가했다.[1]

PQS 프로그래밍은 텍사스 코드에 대해 시연되었고, 주로 NMR 코드의 일부는 아칸소 대학교에서 PQS로 승인되었다.[1]대부분의 코드는 (a) 모든 주요 기능을 완전히 병렬로 유지하고, (b) 광범위한 시스템에 대해 일상적으로 계산을 수행할 수 있는 능력을 가진 (a)의 두 가지 점을 준수하도록 광범위하게 변경되었다.[1]이들은 개인 또는 그룹 리소스에 대해 가장 널리 인식되는 크기인 보통 수준의 병렬화(8개에서 32개까지의 CPU)를 주로 목표로 했다.실제로, 매우 큰 클러스터에서도 주어진 사용자는 사용 가능한 프로세서의 일부만 할당되는 것이 일반적이다.[1]

특징들

The basis capabilities in high-level correlated energies for PQS ab initio v. 4.0 include MP3, MP4, CID, CISD, CEPA-0, CEPA-2, QCISD, QCISD(T), CCD, CCSD and CCSD(T) wavefunctions; enforced geometry optimization (used, among other things, to simulate the results of Atomic Force Microscopy (AFM) experiments); full-accuracy, canonical UMP2 energies aHF 및 DFT 파형 기능에 대한 분석 편광성 및 초극성.[2]

  • 높은 각운동량 기반 기능과 일반적인 수축이 가능한 효율적인 벡터화된 가우스 적분 패키지.
  • 전체 아벨 점군 대칭. 지오메트리 최적화 단계에 전체 점군 대칭(Ih까지)과 헤시안(2차 파생 모델) CPHF를 활용한다.
  • 몇 가지 초기 파형 기능 추측 옵션을 포함한 폐쇄 쉘(RHF) 및 개방형 쉘(UHF) SCF 에너지 및 그라데이션오픈 쉘 시스템을 위한 SCF 컨버전스 개선
  • VWN, B88, OPTX, LYP, P86, PW91, PBE, B97, HCTH, B3LYP 등 모든 인기 교환 상관 기능을 포함한 폐쇄 쉘(RHF) 및 개방형 쉘(UHF) 밀도 기능 에너지 및 그라데이션은 자체 기능 등을 구성한다.
  • FTC(Furier Transform Coulomb) 방법을 사용하여 대용량 베이스 세트에 대한 빠르고 정확한 순수 DFT 에너지 및 그라데이션.
  • 최소화와 새들 포인트 검색을 위한 EF(Eigenvector Following) 알고리즘, 최소화를 위한 Pulay의 GDIIS 알고리즘, 데카르트, Z 매트릭스 사용 및 분산된 내부 좌표 등 이 모든 방법에 대해 생산적이고 적응 가능한 기하학적 최적화.분자 군집의 효율적 최적화와 모델 표면에서의 흡착/반작용을 위한 새로운 좌표 포함.[3]
  • 분자 내 원자와 냉동(고정) 원자 사이의 고정 거리, 평면 굴곡, 토션 및 평면 외 굴곡 등 기하학적 제약 조건의 전체 범위.제약조건에 관련된 원자는 공식적으로 결합될 필요가 없으며 Z 행렬과 달리 원하는 제약조건은 시작 기하학에서 충족될 필요가 없다.
  • 진동 주파수, IR 강도 및 열역학 분석을 포함한 모든 시스템에 대한 두 번째 자회사.[3]
  • 밀폐 쉘 HF 및 DFT 파장 기능을 위한 효율적인 NMR 화학 이동.
  • 에너지, 구배, 분석적 두 번째 파생상품 및 NMR을 포함하는 상대론적 및 비상대적 효과적 핵심 잠재력(ECP)의 전체 범위.
  • 밀폐형 MP2 에너지와 해석 구배 및 이중 기준 MP2 에너지, 수치 MP2 초 유도체.
  • 스캔 + 다른 모든 자유도의 최적화를 포함한 잠재적 스캔.
  • Z-매트릭스, 데카르트 좌표 또는 질량 가중 데카르트 좌표를 사용한 후 반응 경로(IRC)
  • 에너지, 해석 구배, 숫자 2차 파생 모델 및 NMR을 포함한 도체 유사 선별 용해 모델(COSMO)
  • 본드 명령과 원자 유효기간(개방형 쉘 시스템에 대한 자유 유효기간 포함)을 포함한 인구 분석; CHLP 및 Centorlowski 요금.
  • 자연인구 및 강직물 분석을 포함한 Weinhold의 NBO(Natural Bond Order) 분석.
  • 핵에 전하, 스핀 밀도 및 전기장 구배가 있는 특성 모듈.
  • 편광성, 쌍극성 및 편광성 유도체, 라만 강도.
  • MINDO/3, MNDO, AM1 및 PM3를 포함한 개방(무제한) 및 폐쇄 쉘 에너지와 그라데이션 모두 완전 반공해 패키지. 후자의 경우 아연, 카드뮴은 물론 4열(고귀 가스 제외)을 통한 모든 주요 그룹 원소가 파라메트리화되었다.
  • Sybyl 5.2와 UFF Force Fields를 사용하는 Molecular Mechanics.
  • ONIOM 방법을 사용한 QM/MM
  • 간단한 Verlet 알고리즘을 사용한 분자 역학.
  • 빠른 입력 생성 및 다른 프로그램과의 호환성을 위한 Pople-style 입력.
  • 그래픽 입력 생성 및 표시
  • 모든 주요 ab initio 기능은 완전 평행이다(개발 중인 직렬 전용 - 병렬 버전인 MP2 그라데이션 제외).
  • 전환 상태, 적외선(IR), Raman 및 VCD(Vibrational Circular Dichroism)에 대한 분자 구조와 진동 스펙트럼을 계산한다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o Baker, Jon; Wolinski, Krzysztof; Malagoli, Massimo; Kinghorn, Don; Wolinski, Pawel; Magyarfalvi, Gábor; Saebo, Svein; Janowski, Tomasz; Pulay, Peter (2008). "Quantum chemistry in parallel with PQS". Journal of Computational Chemistry. 30 (2): 317–335. doi:10.1002/jcc.21052. PMID 18615419. S2CID 10795179.
  2. ^ "PQS ab initio v. 4.0". Parallel Quantum Solutions. Turnkey Computational Chemistry.
  3. ^ a b "PQS Ab Initio Program Package" (PDF). Parallel Quantum Solution.
  4. ^ Leszczynski, Jerzy; Kaczmarek-Kędziera, Anna; G. Papadopoulos, Manthos; Reis, Heribert; J. Sadlej, Andrzej; K. Shukla, Manoj (2012-01-13). Handbook of Computational Chemistry (2012 ed.). Springer. ISBN 9789400707115.

외부 링크