Abinit

Используется для решения ряда задач квантово-механических расчетов с высокой вычислительной сложностью и относительной независимостью параметров от результатов расчетов предыдущих задач. Поэтому, помимо встроенной поддержки параллельных вычислений (на базе MPI), возможна параллелизация выполняемых задач по данным. ППП обеспечивает решение теоретических задач – вычисление полной энергии, плотности заряда и электронной структуры атомных систем (молекулы и периодические твердые тела). Вычисления в ППП AbInit основаны на применении теории функционала электронной плотности, псевдопотенциалов, базиса из присоединенных и расширенных плоских волн. ППП Abinit позволяет использовать теорию возмущения многих тел (GW-приближение) и теорию функционала, зависящую от времени. Он обеспечивает режим оптимизации атомной геометрии под действием межатомных DFT-сил и внешнего давления, а также позволяет проводить моделирование молекулярной динамики, используя эти силы, с определением колебательно-фононных, диэлектрических, механических и термодинамических свойств твердых тел. AbInit позволяет оптимизировать геометрию исследуемой системы, минимизируя силы или напряжения, проводить молекулярно-динамическое моделирование, вычислять распределение электронной плотности, определять динамическую матрицу, эффективный заряд и многое другое. Распространяется на основе GPL.

Ссылка: http://www.abinit.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

AIMALL

Программный пакет выполняющий расчеты характеристик атомов и молекул с использованием подходов квантовой механики.

Ссылка: http://aim.tkgristmill.com

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Aztec

Библиотека, реализующая методы решения систем уравнений с разреженной матрицей. Содержит следующие методы: метод сопряженных градиентов (CG), обобщенный метод минимальных невязок (GMRES), квадратичный метод сопряженных градиентов (CGS), метод квазиминимальных невязок (TFQMR), метод бисопряженного градиента (BiCGSTAB) со стабилизацией.

Ссылка: http://rsusu1.rnd.runnet.ru/tutor/method/m3/page08.html

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

BLAS

Basic Linear Algebra Subprograms
BLAS содержит подпрограммы для реализации базовых операций линейной алгебры при работе с векторами и матрицами. Этот стандарт используется в большинстве других библиотек, в частности в LAPACK. Это стандарт де-факто, первая его версия была принята в 1979 году. Выделяют несколько уровней BLAS: векторные операции, операции вектор на матрицу — это второй уровень, и матричные операции. Существует реализация интерфейса для BLAS на С, на Fortran, для Fortran 95. BLAS может работать с матрицами, хранящимися в разных форматах в зависимости от их видов: ленточные, симметричные, упакованный формат и так далее. Существуют различные расширения BLAS: Sparce BLAS – это работа с разреженными матрицами и PBLAS (Parallels BLAS) для работы на кластерах, на системах с распределенной памятью, с реализацией через MPI.

Ссылка: http://www.netlib.org/blas/

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

Boost

Собрание библиотек классов, использующих функциональность языка C++ и предоставляющих удобный кроссплатформенный высокоуровневый интерфейс для лаконичного кодирования различных повседневных подзадач программирования (работа с данными, алгоритмами, файлами, потоками и т. п.). Свободно распространяются по лицензии Boost Software License вместе с исходным кодом. Проект был создан после принятия стандарта C++, когда многие были недовольны отсутствием некоторых библиотек в STL. Проект является своего рода испытательным полигоном для различных расширений языка и части библиотек, которые являются кандидатами на включение в следующий стандарт C++. Boost имеет заметную направленность на исследования и расширяемость (метапрограммирование и обобщённое программирование с активным использованием шаблонов). Охватывает следующие области: алгоритмы, обход ошибок в компиляторах, не соответствующих стандарту, многопоточное программирование, контейнеры, юнит-тестирование, структуры данных, функциональные объекты, обобщённое программирование, графы, работа с геометрическими данными, ввод-вывод, межъязыковая поддержка, итераторы, математические и числовые алгоритмы, работа с памятью, синтаксический и лексический разбор, метапрограммирование на основе препроцессора, умные указатели, обработка строк и текста, метапрограммирование на основе шаблонов.

Ссылка: http://www.boost.org

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

CGNS

CFD General Notation System
Пакет, реализующий переносимый и расширяемый стандарт по хранению и извлечению расчетных CFD данных.

Ссылка: http://cgns.sourceforge.net

Категории: работа с данными / data processing

CP2K

Car-parrinello 2000
Программный пакет для моделирования поведения атомов и молекул в твердом теле, жидкостях, молекулярных и биологических системах. Предоставляет удобную рабочую среду для применения различных методов, таких как теория функционала плотности (DFT) с использованием метода Гаусса и метода распространения плоских волн.

Ссылка: https://www.cp2k.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

CPMD

Car-Perrinello Molecular Dynamics
Программный пакет, позволяющий выполнять расчеты квантово-механической молекулярной динамики с помощью метода Кара-Парринелло. В отличие от классической молекулярной динамики молекулярная динамика Кара-Парринелло позволяет включить в расчет взаимодействия электронов в расчетах энергии, силы и движения.

Ссылка: http://www.cpmd.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

DALTON

Программа для расчетов молекулярной электронной структуры.

Ссылка: http://www.daltonprogram.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

DL_POLY

Программных пакет для моделирования больших молекулярных систем.

Ссылка: http://www.ccp5.ac.uk/software

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

DVM

Distributed virtual machine
DVM-система, созданная в ИПМ им. М.В.Келдыша РАН при активном участии аспирантов и студентов факультета ВМК МГУ им. М.В.Ломоносова, предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. Поскольку директивы невидимы для стандартных компиляторов, программист может иметь одну программу и для последовательного, и для параллельного выполнения на ЭВМ разной архитектуры.

Ссылка: http://dvm-system.org/ru/download

Категории: разработка приложений / software development

EasyQuanto

Система управления квантово-химическими задачами на вычислительных кластерах. Благодаря удобному диалоговому интерфейсу, работа с расчетными задачами превращается в веселую игру, а все рутинные команды выполняются сами по себе, без участия пользователя. Реализована возможность пакетной обработки результатов квантово-химических вычислений, куда входят достаточно сложные алгоритмы по анализу выходных данных – моделирование спектров, построение таблиц, удобных для копирования в научную статью, анализ данных о возбужденных состояниях молекул и нелинейно-оптических свойствах среды. Одним из составляющих элементов EasyQuanto является модуль Shedule – резидентное приложение, которое отвечает за автоматический запуск задач путем непрерывного отслеживания очереди. В ядро EasyQuanto встроено множество команд ОС Linux и интерфейса MPI (универсальный интерфейс передачи сообщений между вычислительными модулями на вычислительных кластерах). В настоящее время EasyQuanto работает с квантово-химическими программами PRIRODA и GAMESS-US.

Ссылка: http://prof-ras.ru/index.php?option=com_k2&view=item&id=537:&Itemid=108

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

FFTW

The Fastest Fourier Transform in the West
Библиотека FFTW является набором модулей на языках Си и Фортран для вычисления быстрого преобразования Фурье (БПФ). FFTW позволяет работать как с действительными, так и с комплексными числами, с произвольным размером входных данных, т.е. с длиной данных, не обязательно являющейся числом, кратным 2 в степени n. Библиотека также включает модули параллельной обработки БПФ, которые позволяют использовать ее на многопроцессорных машинах с общей и распределенной памятью. FFTW состоит из четырех различных вариантов вычисления БПФ: одномерное преобразование Фурье для комплексных чисел, многомерное преобразование Фурье для комплексных чисел, одномерное преобразование Фурье для действительных чисел, многомерное преобразование Фурье для действительных чисел. При использовании модуля параллельной обработки на каждом процессоре обрабатывается свое подмножество точек. Функция создания плана для параллельной обработки принимает, в дополнение к стандартным параметрам, значение коммуникатора для набора процессов (MPI_COMM_WORLD или другой коммуникатор). Обмен данными производиться с помощью функций MPI_Alltoall или MPI_Alltoallv в зависимости от алгоритма распределения данных по процессорам.

Ссылка: http://www.fftw.org

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

Firefly

PCGAMESS/Firefly
Ранее известен как PC GAMESS – одна из самых популярных и высокопроизводительных программ для теоретического исследования свойств химических систем, позволяет рассчитывать энергию, геометрию и структуры молекул, частоты их колебаний, а также разнообразные свойства молекул в газовой фазе и в растворе, как в основном, так и в возбужденных состояниях. Основное направление – расчет больших и сверхбольших молекулярных систем. Достоинством пакета является широкомасштабный охват основных вычислительных квантово-химических алгоритмов и реализация для большого количества процессорных архитектур и параллельных сред. Основные возможности программы Firefly близки таковым для ППП GAMESS-US.

Ссылка: http://classic.chem.msu.su/gran/firefly

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

GAMESS-US

General Atomic and Molecular Electronic Structure System
Свободно распространяемый прикладной программный пакет, позволяет рассчитывать энергию, геометрию и структуры молекул, частоты их колебаний, а также разнообразные свойства молекул в газовой фазе и в растворе, как в основном, так и в возбужденных состояниях. Основное направление – развитие методов расчета сверхбольших молекулярных систем.

Ссылка: http://www.msg.chem.iastate.edu/GAMESS

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Gerris

Gerris flow solver
2D-3D, пакет ориентированный на решение задач вычислительной гидродинамики (несжимаемаемые течения, уравнения Эйлера, Стокса или Навье–Стокса), поддерживает адаптивные сетки, расчёт переноса веществ в жидкости, распараллеливание по MPI, использует метод Volume-of-Fluid для отслеживания границы между жидкостями, постановка задачи описывается в виде графа, геометрия твердых объектов может быть импортирована из приложений CAD и 3D-моделирования, лицензия GPL.

Ссылка: http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page

Категории: вычислительная гидрогазодинамика / computational fluid dynamics

GROMACS

GROningen MAchine for Chemical Simulations
Пакет молекулярной динамики для моделирования физико-химических процессов, в том числе – динамики крупных молекулярных систем (10^3 – 10^6 частиц). Представляет собой набор программ, предназначенных для расчета траекторий движения отдельных частей молекулы, аппроксимированной механической системой физических материальных точек, связанных набором сил. Пакет предназначается в основном для моделирования крупных молекул, в том числе биомолекул (белки и липиды), имеющих много связанных взаимодействий между атомами. GROMACS является пакетом прикладного программного обеспечения для расчетов как классической молекулярной динамики различных систем, так и с использованием сторонних квантово-механических пакетов таких как Gaussian, Mopac, GAMESS-UK, ORCA, гибридных расчетов (QM/MM). GROMACS обладает высоким уровнем параллелизации, рассчитанным на использование на выскопроизводительных кластерах и суперкомпьютерах с разделяемой памятью. Имеет две реализации параллельных алгоритмов: с использованием MPI-2 и с использованием POSIX threads/NPTL. Из дополнительных возможностей – поддержка выполнения части вычислений на GPU. GROMACS является программным обеспечением с открытым исходным кодом, выпущенным под лицензией GPL.

Ссылка: http://www.gromacs.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

GSL

GNU Scientific Library
Математическая библиотека, содержащий функционал, касающийся самых разных областей математики. Основные направления: комплексные числа, поиск корней многочленов, специальные функции, векторы и матрицы, перестановки, сортировка, поддержка BLAS, линейная алгебра, поиск собственных значений матриц, быстрое преобразование Фурье, случайные числа, псевдослучайные числа и генераторы псевдослучайных чисел, статистические гистограммы, реализация работы с кортежами, методы интегрирования Монте-Карло, дифференциальные уравнения, интерполяционные модели, реализация чебышевских приближений, дискретное преобразование Хенкеля, методы наименьших квадратов, сплайны.

Ссылка: http://www.gnu.org/software/gsl

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

GTS

GNU Triangulated surface library
Программа для работы с трехмерными сетками и поверхностями.

Ссылка: http://gts.sourceforge.net

Категории: пре- и постобработка / pre/post processing

GULP

General Utility Lattice Program
Программный пакет, предназначенный для симуляции полимеров и поверхностей.

Ссылка: http://cryst.geol.msu.ru/courses/comp_po/manual.pdf

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

HDF

Hierarchical data format 5
Библиотека поддержки формата файлов, разработанного для хранения большого количества цифровой информации. Первоначально формат был разработан Национальным центром суперкомпьютерных приложений, сейчас поддерживается некоммерческой организацией HDF Group.

Ссылка: http://www.hdfgroup.org/HDF5

Категории: работа с данными / data processing

HYPRE

Библиотека для решения больших систем линейных уравнений с разреженной матрицей на массивно-параллельных вычислительных системах.

Ссылка: http://computation.llnl.gov/project/linear_solvers/software.php

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

Intel MKL

Intel Math Kernel Library
Intel MKL предлагает высоко оптимизированные, многопоточные математические подпрограммы для научных, инженерных и финансовых приложений, которые требуют максимальной производительности. Библиотека имеет высочайшую производительность математической библиотеки, оптимизированной для семейства процессоров Intel Itanium, Intel Xeon, Intel Pentium 4, и Intel Core2 Duo. Особое внимание уделено многопоточной оптимизации для новых процессоров серии Quad-Core Intel Xeon processor 5300. Производительность Intel MKL сравнима с производительностью других математических библиотек на не Intel процессорах. В Intel MKL библиотеке используется встроенный параллелизм, чтобы автоматически получать отличную скалируемость на системах мультипроцессоров, включающих последние 2х и 4х ядерные. В Intel MKL Level-3 BLAS, Быстрое преобразование Фурье, и векторная математика распараллелина на основе технологии OpenMP. В отличие он некоторых альтернативных математических библиотек, которые требуют приобрести отдельно продукты с интерфейсами С и Фортран, Intel MKL включает оба эти интерфейса.

Ссылка: http://software.intel.com/en-us/intel-mkl

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

LAMMPS

Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator
Предназначен для моделирования физико-химических процессов с использованием уравнений классической молекулярной динамики (уравнений Ньютона). Атомы в молекулах рассматриваются как материальные точки, взаимодействующие посредством потенциальных полей. Данный пакет распространяется в виде исходного кода по лицензии GPL и создан специально для работы на высокопроизводительных параллельных системах. Он использует MPI для работы на системах с распределенной памятью, написан на языке C++. LAMMPS является многофункциональным продуктом, который позволяет моделировать физические процессы и химические реакции, происходящие в самых разных системах, таких как атомные системы, жидкости, кристаллы металлов и полупроводников, полимеры, белки, ДНК, гранулярные материалы, эллипсоидальные частицы, точечные диполи, крупнозернистые мезомасштабные модели, а также комбинации всего вышеперечисленного.

Ссылка: http://www.lammps.sandia.gov

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

LAPACK

Linear Algebra PACKage
Библиотека с открытым исходным кодом, содержащая методы для решения основных задач линейной алгебры, написанная с использованием высокооптимизированной библиотеки BLAS.

Ссылка: http://www.netlib.org/lapack

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

libpng

Библиотека для поддержки формата изображения PNG.

Ссылка: http://libpng.org/pub/png/libpng.html

Категории: пре- и постобработка / pre/post processing

LINPACK

Программная библиотека, написанная на языке Фортран, которая содержит набор подпрограмм для анализа и решения плотных систем линейных алгебраических уравнений.

Ссылка: https://ru.wikipedia.org/wiki/LINPACK

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

MathGL

Платформонезависимая библиотека MathGL предназначена для построения широкого спектра графиков (кривых, поверхностей, поверхностей уровня и т.д.). Экспортирует полученные графики в растровые и векторные файлы EPS/SVG. Есть оконные (GLUT/FLTK/Qt) и консольные инструменты. MathGL можно использовать с C, Fortran, Python, Octav, Lua. Возможности MathGL: высококачественные научные графики; более 50 видов графиков для 1D, 2D, 3D массивов данных, в том числе специальных химических и статистических; поддержка функций для обработки данных и сценариев MGL языка для упрощения черчения данных; поддержка нескольких типов прозрачности и сглаживаний, векторные шрифты и TeX символы, произвольные криволинейные системы координат и т.д.

Ссылка: https://sourceforge.net/projects/mathgl

Категории: пре- и постобработка / pre/post processing

MEEP

Программа для моделирования электромагнитных систем, которая в своей основе использует Метод конечных разностей во временной области (FTDT). С помощью этого метода происходит расчет электромагнитных полей в различных структурах. При этом все пространство разбивается на дискретную сетку, а затем вычисления происходят через равные промежутки времени. Чем меньше временной и пространственный шаг, тем выше точность вычислений, а значит можно проводить моделирование практических задач с высокой точностью. Позволяет проводить расчеты в одно-, двух и трехмерных пространствах. Позволяет делать расчеты электрической и магнитной проницаемостей, эффекты дисперсии в электромагнитных полях, а также позволяет проводить расчеты нелинейных диэлектрических и магнитных материалов.

Ссылка: http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/Meep

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Metis

Программа, реализующая партицирование графов и конечноэлементных сеток.

Ссылка: http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/metis/overview

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

MPB

MIT Photonic-Bands
Программный пакет MIT Photonic-Bands (MPB) – это бесплатный пакет для расчета полосно-пропускающих структур (их дисперсионных соотношений) и электромагнитных мод периодических диэлектрических структур, как на серийных, так и на параллельных компьютерах. Пакет разработан Стивеном Джонсоном в Массачусетском технологическом институте совместно с группой Ab Initio Physics. Этот программный пакет вычисляет собственные гармонические моды электромагнитной системы, решая уравнения Максвелла для периодических диэлектрических структур с произвольными волновыми векторами, используя полно-векторный трехмерные методы. Пакет изначально разрабатывался для анализа фотонных кристаллов (полосно-пропускающих материалов, использующихся в фотонике), но он также применим для многих других задач оптики, таких как расчет волноводных и резонаторных систем. Например, его можно использовать для нахождения собственных мод волновода с произвольным поперечным сечением.

Ссылка: http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/MIT_Photonic_Bands

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

MUMPS

MUltifrontal Massively Parallel sparse direct Solver
Программный комплекс для решения разреженных СЛАУ. Данный комплекс позволяет решать системы как с симметричными, так и с несимметричными матрицами. MUMPS является одним из ведущих академических прямых решателей разреженных СЛАУ. Он разрабатывается с 1996 г. в университетах Лиона, Тулузы, Бордо, регулярно обновляется, реализует обширную функциональность, имеет хорошую репутацию и большой спектр приложений. MUMPS распространяется бесплатно в исходных кодах по лицензии Public Domain, что допускает его переработку сторонними группами и не накладывает существенных ограничений на использование. MUMPS имеет высокопроизводительную MPI-реализацию для распределенных систем, дополнительные возможности по работе с большими матрицами (использование режима out-of-core), а также комбинированную версию для использования параллеллизма на общей и распределенной памяти. Все это позволяет решателю показывать хорошие результаты производительности в сравнении с другими академическими и коммерческими решателями.

Ссылка: http://graal.ens-lyon.fr/MUMPS

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

NAMD

NAnoscale Molecular Dynamics
Масштабируемая программа для молекулярной динамики, написанная с использованием модели параллельного программирования Charm++, обладает высокой эффективностью распараллеливания. Используется для моделирования больших и сверхбольших структур и кластеров с числом атомов 10^3 -10^6 (вплоть до расчета ДНК структур) вблизи состояния равновесия, и в рамках задач, относящихся к неравновесной молекулярной динамике. Моделирование молекулярных систем может производиться в различных приближениях в зависимости от доступных вычислительных ресурсов и сложности рассчитываемой системы. К числу таких приближений относятся: моделирование молекул как твердых тел, моделирование внутримолекулярных потенциалов взаимодействия как гармонических, моделирование только локального кулоновского поля в периодических граничных условиях, или учет дальнодействующей составляющей. Может быть использована для выполнения расчета траекторий движения атомов заданной системы за счет интегрирования уравнений движения с использованием эмпирических потенциалов взаимодействия. Программа активно используется для расчетов мицелл (micelle – коллоидная частица, несущая электрический заряд и объединяющая в себе несколько крупных молекул) и подобных органических и неорганических молекулярных структур. ППП NAMD является ПО с открытым исходным кодом и свободно распространяется под собственной лицензией в виде бинарных кодов или исходных текстов, что позволяет использовать его на ресурсных грид-сайтах.

Ссылка: http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

NWChem

New Wave Chemistry
Используется для проведения смешанного квантово-механического и молекулярно-динамического моделирования, когда определенные локальные области материала моделируются на квантово-механическом, а другие – на молекулярно-динамическом уровнях. Позволяет проводить расчеты геометрии молекулярных структур, расстояний между атомами, сил взаимодействия, свободных энергий поверхностей и т.п. Варианты применения NWChem фокусируются на предоставлении возможностей научных расчетов в области кинетики и динамики химических превращений, химических взаимодействий на границах фаз и в конденсированных (твердых и жидких) фазах. Расчеты с применением ППП NWChem оптимизированы для параллельного использования сотен и тысяч процессоров (на основе MPI). ППП NWChem свободно распространяется под собственной лицензией в виде бинарных кодов и исходных текстов, что облегчает использование его в качестве грид-сервиса.

Ссылка: http://www.nwchem-sw.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

octopus

Программный пакет для выполнения расчетов, связанных с молекулярной динамикой.

Ссылка: http://www.tddft.org/programs/octopus/wiki/index.php/Main_Page

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

OpenFOAM

Свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики, позволяющий с помощью метода конечных элементов решать такие задачи как прочностные расчеты, задачи гидродинамики ньютоновских и неньютоновских вязких жидкостей с учетом конвективного теплообмена и действия сил гравитации, задачи теплопроводности в твердом теле, многофазные задачи с описанием химических реакций компонент потоки и другие задачи. Пакет OpenFOAM предназначен для распараллеливания расчетов как в кластерных, так и в многопроцессорных системах.

Ссылка: http://www.openfoam.com

Категории: вычислительная гидрогазодинамика / computational fluid dynamics

OpenMPI

Open message passing interface
Открытая реализация MPI.

Ссылка: http://www.open-mpi.org

Категории: разработка приложений / software development

OpenMX

Open source package for Material eXplorer
Квантово-механический программный пакет для моделирования наноструктур, основанный на использовании метода DFT (Density Functional Theories, теория функционала плотности), с использованием псевдопотенциалов для известных типов атомов. Данная особенность позволяет пакету хорошо масштабироваться при увеличении размерности системы примерно как O(N) и O(NlogN). Также ППП позволяет выполнять квантово-механические расчеты молекулярной динамики структур с использованием DFT. OpenMX может использовать несколько различных схем параллелизации для различных типов вычислительных систем: стандарный MPI v2.0, OpenMP и гибридное использованием MPI+OpenMP, что позволяет использовать OpenMX на широком классе параллельных вычислительных систем. OpenMX является мощным средством исследования наноматериалов широкого спектра, таких как биоматериалы, углеродные нанотрубки, магнитные материалы и нанопроводники. Распространение пакета и его исходных кодов соответствует лицензии GPLv2.

Ссылка: http://www.openmx-square.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

ORCA

Программа для моделирования процессов квантовой химии. Программный пакет ORCA разрабатыаемый с 2000 года под руководством профессора Франка Низе (Frank Neese) на кафедре теоретической химии университета Бонна, сочетает в себе высокую функциональность, высокую скорость расчетов и существенный контроль за параметрами расчета. Формат выходных данных этого пакета также поддерживается целым рядом средств визуализации результатов расчетов.

Ссылка: https://orcaforum.cec.mpg.de

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Paramesh

Пакет, позволяющий применить метод локально-измельчающихся сеток к вычислениям на структурированных сетках.

Ссылка: http://sourceforge.net/projects/paramesh

Категории: пре- и постобработка / pre/post processing

ParaView

Открытая мультиплатформенная программа для анализа и визуализации данных. Использование данного инструмента позволает быстро производить анализ большых объемов данных, используя качественные и количественные критерии.

Ссылка: http://www.paraview.org

Категории: пре- и постобработка / pre/post processing

ParMetis

Parallel Graph Partitioning and Fill-reducing Matrix Ordering
Параллельная версия программы METIS для партицирования графов и сеток.

Ссылка: http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/parmetis/overview

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

PETSc

Portable Extensible Toolkit for Scientific Computation
Библиотека, содержащая структуры данных и функции для реализации параллельных масштабируемых приложений, использующих численное решение уравнений в частных производных. PETSc включает различные компоненты (подобно классам в С++), каждый из которых имеет дело с частным семейством объектов (например, с векторами) и операциями, которые нужно выполнять над этими объектами. Объекты и операции в PETSc определены на основе долгого опыта научных вычислений. Некоторые из PETSc модулей используют следующие методы и объекты: индексные ряды для индексации внутри вектора, перенаименования и так далее; вектора; матрицы (в общем случае разреженные); распределенные массивы (полезны для параллелизации задач на основе сеток); методы подпространств Крылова; предварительную обработку; нелинейные методы и пошаговую временную обработку для решения время-зависимых (нелинейных) ДУЧП.

Ссылка: http://www.mcs.anl.gov/petsc

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

Potfit

Библиотека реализации алгоритма генерации эффективных потенциалов для решения задач квантовой химии.

Ссылка: https://www.potfit.net/wiki/doku.php

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

PRIRODA

Программа для моделирования процессов квантовой химии. Пакет представляет собой практически полную противоположность программному пакету Gaussian по целому ряду параметров. Разработан в МГУ Д. Н. Лайковым в 1999 году и к настоящему времени приобрел довольно широкую популярность. В отличие от Gaussian этот программный пакет реализует ограниченный набор методов, но использует более современные методики и алгоритмы расчетов и является одним из самых быстрых пакетов для квантово-химических расчетов. Кроме того, данный пакет бесплатен и для него имеется поддержка в ряде программных средств визуализации результатов от сторонних разработчиков.

Ссылка: http://limor1.nioch.nsc.ru/priroda.html

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

PROAIMV

Пакет для расчета характериистик атома.

Ссылка: http://www.chemistry.mcmaster.ca/aimpac/summary/Aimpac.txt

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

PROMOLDEN

Программа, использующаяса при расчетах процессов молекулярной динамики и квантовой химии.

Ссылка: http://amsmod.susu.ac.ru/wp-content/media/articles/07_PCCP_2014.pdf

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

PUMA

Программный пакет для моделирования молекулярных структур.

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Quantum-Espresso

Quantum-Espresso, PWscf (Plane-Wave self-consistent field)
Построен на базе теории функционала электронной плотности (DFT) и методе псевдопотенциала (PAW-метод). Представляет собой мощный инструмент для энергетических расчетов многоэлектронных систем и предназначен для моделирования на квантово-механическом уровне малых кластеров с числом атомов 10-100, определяющих существование возможных в материале фаз. Во многом является аналогом коммерческого квантово-химического ППП VASP. Описание моделируемого объекта строится на языке волновых функций и заданного гамильтониана системы. Целевыми функциями являются электронный энергетический спектр, собственные функции и плотность состояний изолированного кластера при фиксированном положении ядер, потенциальная энергия системы с учетом электронно-ядерных подсистем. С помощью ППП PWscf можно прогнозировать плотности электронных состояний произвольных кристаллических материалов и их свойств, исходя из основ квантовой теории строения вещества. Расчеты с применением ППП PWscf оптимизированы для использования сотен процессоров, поэтому большой интерес вызывает возможность использования этих пакетов на большом числе процессоров в грид-системах (на основе MPI). ППП PWscf распространяется в исходных текстах по лицензии GNU GPL, что позволяет свободно использовать его в качестве грид-сервиса.

Ссылка: http://www.quantum-espresso.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Scotch

Библиотека, реализующая различные алгоритмы партицирования и кластеризации.

Ссылка: http://www.labri.fr/perso/pelegrin/scotch

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

SIESTA

Программный пакет, реализующий эффектиивный метод расчета электронной структуры для задач моделирования молекулярной динамики.

Ссылка: http://departments.icmab.es/leem/siesta

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

SLEPc

Scalable Library for Eigenvalue Problem Computations
Библиотека, реализующщая поиск собственных значений больших разреженных матриц. SLEPc является высокоуровневой параллельной математической библиотекой решения задач на собственные значения, спектральных преобразований, сингулярного разложения. SLEPc построен на использовании функциональности PETSc, соответственно внутри программы имеется возможность работать с объектами и функциями PETSc.

Ссылка: http://slepc.upv.es

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

SuperLU

Программный пакет для решения больших систем линейных уравнений с разреженной матрицей с использованием LU разложения.

Ссылка: http://crd.lbl.gov/~xiaoye/SuperLU

Категории: математические вычисления / mathematical calculations

TB-LMTO

Программный пакет расчета потенциалов молекулярных структур для решения задач молекулярной динамики и квантовой химии.

Ссылка: http://www.fkf.mpg.de

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

Tinker

Программный пакет для моделирования молекулярной механики и динамики. Содержит специализированные подходы для моделирования биополимеров.

Ссылка: https://dasher.wustl.edu/tinker

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

VASP

Vienna Ab initio Simulation Package
Обеспечивает вычисление полной энергии, плотности заряда и электронной структуры атомных систем (молекулы и периодические твердые тела), оптимизацию атомной геометрии в статических условиях и под внешним давлением, а также позволяет проводить моделирование методом молекулярной динамики с определением важных физических свойств твердых тел (колебательно-фононных, диэлектрических, механических, термодинамических). Предназначен для моделирования процессов в объеме и на поверхности твердых тел (прежде всего катализа и ионной проводимости) в рамках неэмпирических подходов, основанных на применении функционалов плотности с использованием периодических граничных условий с базисами на плоских волнах. Подход, реализованный в программе VASP, основан на приближении локальной плотности (при конечных температурах), при этом свободная энергия считается вариационным параметром, и на каждом шаге выполняется точная оценка мгновенного электронного основного состояния. В программе VASP значительно улучшены процедуры сходимости процессов ССП и оптимизации. Имеется процедура статистического «размывания» краев запрещенной зоны и оптимизации спинового состояния для моделирования металлов и узкозонных полупроводников. Распространяется на коммерческой основе, подразумевает обязательное лицензирование, для определенных типов лицензий допускается использование в качестве грид-сервиса.

Ссылка: http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

WRF

Weather Research and Forecasting
Программный комплекс для численного моделирования атмосферных явлений и предсказания погоды.

Ссылка: http://www.wrf-model.org

Категории: моделирование природных процессов / natural processes modeling

WW

NOAA WAVEWATCH III
Программный пакет для моделирования процессов мирового океана и предсказания волн и цунами.

Ссылка: http://polar.ncep.noaa.gov/waves/index2.shtml

Категории: моделирование природных процессов / natural processes modeling

Yambo

Программа для выполнения расчетов молекулярной физики. Базируется на пакетах Abinit и PWscf.

Ссылка: http://www.yambo-code.org

Категории: молекулярное моделирование / molecular modeling

zlib

Свободная кроссплатформенная библиотека для сжатия данных, созданная Жан-Лу Гайи (фр. Jean-loup Gailly) и Марком Адлером (англ. Mark Adler). Является обобщением алгоритма сжатия данных DEFLATE, используемого в их компрессоре данных gzip.

Ссылка: http://www.zlib.net

Категории: работа с данными / data processing