MolSimulX

Исследование молекулярного моделирования (Exploration of Molecular Simulation)

Добро пожаловать в проект!

Если у вас есть вопросы, предложения или проблемы — смело отправляйте их на issues и PRs!

Обзор

• Начало работы: 2021/11/24
• Администратор:
  • Лю Явэй (ywliu@ipe.ac.cn 2021--)
• Разработчики:
  • Ли Сюэфэн (lixuefu2021@ipe.ac.cn 2022--2023)
  • Сюй Шутин (xushuting2021@ipe.ac.cn 2022--)
  • Ван Чжэньлэй (wzlthunder@163.com 2022--)

Этот проект содержит программное обеспечение, инструменты, скрипты, учебные пособия, примеры и проекты, которые используют методы молекулярного моделирования для исследования материалов. Цель проекта — предоставить эффективный процесс моделирования, анализа данных и визуализации, а также создания отчётов, чтобы создать открытую платформу для обмена навыками молекулярного моделирования и опытом научных исследований.

Создание рабочей платформы

Операционная система

Рекомендуется использовать Mac OS, Ubuntu Os и другие операционные системы Linux. В Windows OS можно установить WSL Ubuntu для использования функций Ubuntu в системе Windows.

• Рекомендуемая среда разработки: vscode.

• Для быстрого ознакомления с установкой WSL Ubuntu и запуском в vscode см. use_wsl_ubuntu.md.

• Подробные инструкции по установке WSL Ubuntu в Windows и запуску в vscode можно найти здесь и здесь.

Установка программного обеспечения и пакетов инструментов

• Перед установкой

  • Большинство программных пакетов и инструментов устанавливаются через командную строку (commandline) в терминале (Terminal).

    • В Mac OS обратитесь к этому руководству, чтобы узнать о Mac Terminal.
    • В Ubuntu OS обратитесь к этому руководству, чтобы узнать об Ubuntu Terminal.
    • При использовании WSL Ubuntu вы можете запустить его в vscode, открыв Ubuntu Terminal через меню.

  • Файл конфигурации терминала (profile file) сохраняет настройки среды терминала.

    • Для оболочки bash (обычно используется в качестве интерпретатора терминала):
      • На Mac файл конфигурации терминала называется ~/.bash_profile.
      • В Ubuntu файл конфигурации терминала называется ~/.bashrc.
      • ~ обозначает домашний каталог пользователя (user’s home directory).
    • Для оболочки zsh (рекомендуется использовать oh-my-zsh и powerlevel10k):
      • Файл конфигурации терминала называется ~/.zshrc.

  • После изменения файла конфигурации необходимо перезапустить терминал или выполнить следующую команду, чтобы изменения вступили в силу:

    • source ~/.bash_profile или
    • source ~/.bashrc или
    • source ~/.zshrc

• Установка компиляторов

  • gcc/g++
    • brew install gcc # для Mac
    • sudo apt update; sudo apt upgrade; sudo apt install build-essential # для Ubuntu
    • gcc --version # проверка версии
  • gfortran
    • sudo apt install gfortran # для Ubuntu
  • make
    • brew install make # для Mac
    • sudo apt install make # для Ununtu
    • make --version # проверка версии
  • cmake
    • brew install cmake # для Mac
    • sudo apt install cmake # для Ununtu
    • cmake --version # проверка версии

• git

  • Установите git:
    • brew install git # для Mac
    • sudo apt-get install git # для Ubuntu
  • Обратитесь к use_git.md, чтобы ознакомиться с основными методами использования git.
  • Подробнее о git можно узнать здесь.

• MolSimulX

  • Получите MolSimulX:
    • cd some_folder
    • git clone https://gitee.com/yliu3803/MolSimulX.git # клонируйте репозиторий на локальный компьютер.
  • Обновите MolSimulX:
    • cd MolSimulX # перейдите в каталог основного репозитория.
    • git pull # обновите основной репозиторий.

• python и пакеты python

  • Установите miniconda (облегчённый пакет conda) или anaconda (содержит множество пакетов python).

  • Используйте conda для установки пакетов python:

    conda install numpy pandas scipy matplotlib # анализ данных

    conda install nodejs # плагин

    conda install -c conda-forge MDanalysis MDAnalysisTests # анализ траектории MD

    conda install -c conda-forge nglview # визуализация траектории MD

    conda install -c conda-forge freud fresnel # анализ и визуализация траектории MD

    pip install pythreejs # плагин визуализации

    pip install plato-draw # визуализация системы частиц

    pip install wulffpack # построение кристаллических зёрен Wulff

    pip install ase # программное обеспечение для моделирования, может создавать различные молекулярные/кристаллические структуры.

    Примечание: каждый пакет можно установить с помощью pip или conda, подробные инструкции см. в соответствующих официальных руководствах.

• fftool и fftoolx

  • Этот инструмент уже включён в папку preprocess.
  • Добавьте export PATH=<path_to_fftool>:$PATH в файл конфигурации терминала. Основные методы использования fftool

• В fftool были добавлены некоторые новые функции:

  • больше типов элементов;
  • добавлена опция «-noguess», которая отключает повторный анализ информации о молекулярных связях;
  • поддержка двугранных углов (dihedral) типа quadratic, harmonic и fourier.
  1. Тип quadratic: $E=\frac{1}{2}K[\phi-\phi_0]^2$. В файле .ff формат diherals имеет вид i j k l quad $\phi_0$ K, где i j k l — имена атомов.
  2. Тип harmonic: $E=K[1+d\cos(n\phi)]$. В файле .ff формат diherals имеет вид i j k l harm K d n, где i j k l — имена атомов.
  3. Тип fourier: $E=\sum_{i=1,m}K_i [1.0 + \cos(n_i \phi - d_i)]$. В файле .ff формат diherals имеет вид i j k l four m K n d ..., где i j k l — имена атомов.

Packmol

Этот инструмент уже включён в папку preprocess. Чтобы распаковать и скомпилировать файл, выполните следующие действия:

1. Распакуйте файл: tar zxvf packmol.tar.gz.
2. Перейдите в каталог с файлом: cd packmol.
3. Скомпилируйте файл: make.
4. Добавьте в конфигурационный файл терминала следующую строку: export PATH=<путь_к_fftool>:$PATH.

Lammps

Для получения дополнительной информации о компиляции и установке lammps обратитесь к файлу use_lammps.md.

VMD

JupyterLab — это интерактивная среда разработки на основе Web для работы с заметками, кодом и данными. Для установки JupyterLab выполните команду: conda install jupyterlab.

Чтобы узнать, как использовать JupyterLab, обратитесь к файлу use_jupyerlab.ipynb.

Другие рекомендации

Также рекомендуется ознакомиться с Markdown, LaTeX и Overleaf.