Реферат тақырыбы: Кванттық химиялық есептеулердің компьютерлік бағдарламалары Оқытушы: Калабаева М. К
PRIRODA (Д.Н. Лайков, Ю.А. Устынюк) -
жүктеу/скачать 243,87 Kb.
|
| PRIRODA (Д.Н. Лайков, Ю.А. Устынюк) - Бағдарламада жүзеге асырылған барлық әдістер үшін энергияның аналитикалық есептелген бірінші туындыларын пайдалана отырып, МС тұрақты және өтпелі күйлерінің геометриясын оңтайландыруға, сонымен қатар ішкі реакция координатасын (IRC) құруға болады. Гармоникалық жуықтаудағы дірілді талдау ИҚ және Раман спектрлерінің жиіліктері мен қарқындылығын есептеуге мүмкіндік береді. Мулликен мен Хиршфельдт бойынша алымдарды есептеу берілген. Тығыздықтың функционалдық әдісі габаритті инвариантты атомдық орбитальдарды (GIAO) пайдалана отырып, ядролардың магниттік экрандаушы тензорларын есептеуді жүзеге асырады. Көптеген әдістерді қолдану кезінде парамагниттік жүйелердің ЭПР спектрлеріндегі ГФҚ константаларын есептеу де қарастырылған.
Барлық кванттық химиялық есептеу әдістері үшін бір электронды негіздер ретінде нақты сфералық гармоника түріндегі бұрыштық бөлігі бар Гаусс типті функциялардың сығылған жиынтықтары қолданылады. Ең үлкен бұрыштық импульс компиляция кезінде орнатылады және әдепкі бойынша L 6 кванттық санына сәйкес келеді. Кулон түріндегі қажетті екі, үш және төрт центрлі интегралдарды есептеу үшін бағдарламада қолданылатын бастапқы алгоритмдер қайталануға негізделген. қарым-қатынастар. Соңғы кезге дейін құрамында ауыр элементтер бар молекулалар үшін есептеулер псевдопотенциалдарды пайдалана отырып жүргізілуі мүмкін еді. NATURE бағдарламасы тығыздықтың функционалдық әдісі үшін де, корреляцияны ескере отырып ab initio әдістері үшін де скаляр-релятивистік жуықтауда толық электронды есептеулерді қарастырады. Барлық әдістер есептеулердің көлемін азайту үшін молекулалық жүйенің симметриясын ескеру мүмкіндігін пайдаланады. Бұл бағдарламаның Гаусс және Gamess бағдарламаларымен салыстырғанда артықшылықтары бар, атап айтқанда, есептеулерді жеделдету көмекші негізде электрон тығыздығын шамамен кеңейту арқылы қол жеткізіледі. Бұл алдыңғы буын бағдарламаларымен салыстырғанда өте жылдам есептеледі. 10-50 есе жылдам. Бұл басқа әдістермен және кодтармен алынбайтын үлкен молекулаларды санауға мүмкіндік береді. Іс жүзінде, әдеттегі кванттық химиялық тапсырмалар үшін - GGA DFT геометриясын оңтайландыру және өтпелі күйлерді іздеу, қалыпты тербеліс жиіліктерін есептеу - тек Priroda пайдалану мағынасы бар. Қалғанының бәрі ескірген. Сонымен қатар, Priroda - кең пайдаланушы базасы бар өте сенімді және жақсы тексерілген код. Бұл оны әдетте сенуге болмайтын көптеген басқа академиялық кодтардан ерекшелендіреді. Сондай-ақ, Priroda-ны Гаусс бағдарламасымен бірге қолдануға болады: Priroda-ны Гаусс тілі үшін сыртқы бағдарлама ретінде пайдалану. Соңғы онжылдықта ақпарат ағыны өсуде, сөзсіз ақпараттың үлкен көлемін жинақтауға әкеледі, және қазіргі уақытта ғылыми қауымдастықтың алдында «үлкен деректер» деп аталатын талдау міндеті тұр. Бұл бағдарламалық жасақтауынсыз мұндай ақпарат массивтерін талдау мүмкін емес. Ашық және жасырын үлгілерді анықтау үшін статистикалық бағдарламалық пакеттер (SPP) шақырылады.Осыған байланысты қолайлы таңдау мәселесі туындайды зерттеушінің қажеттіліктеріне және жүргізілетін зерттеу мақсаттарына жауап беретін бағдарламалық өнім. Ақпараттық технологиялар саласындағы жұмыстарды қарастыру бір мағыналы екенін дәлелдеуге мүмкіндік береді. Статистикалық бағдарламалық пакеттерді топтастыру жоқ, сондықтан біз бірқатар авторлардың пікіріне және авторлар жинақтаған тәжірибеге сүйенеміз. Сонымен, біз бірнеше классификацияның белгілерін ажырата аламыз. Шығарушы елге байланысты: Шетелдік пакеттерге СТАТГРАФИКА, SPSS, STATA, SAS, STATISTICA, EViews, Kxen, S-plus және т.б. жатады. Отандық және Ресейлік пакеттерге Deductor, Prognoz Платформа, STADIA, EURYSTA, MIZOSAUR, OLYMPUS: Stat Expert, Statistic Consultant, SLED, CLASS MASTER және т.б. Екі топтың да бірқатар маңызды кемшіліктері бар. Қол жетімділігі бойынша (ақылы): Тегін пакеттерге R, Python, Rapid Miner, BV4.1, GeoDA, Winpepi, Epi Info, X-12-ARIMA және т.б. Ақылы пакеттерге Deductor, Prognoz Platform, SPSS, STATA, SAS, STATISTICA, EViews, Maple, Mathematica, MATLAB және т.б. жатады. Көптеген тегін пакеттер статистикалық әдістердің «болмашы» жиынтығы және нақты мәселелерді шешуге арналған пәндік салалар, мысалы, жүргізу кезінде санақтар немесе эпидемиологиялық бағалаулармен сипатталады. Әділ болу үшін, тегін пакеттер арасында «көшбасшылар» да бар екенін атап өткен жөн (R, Python, Rapid Miner). Өз кезегінде, 2.2 тобына кіретін пакеттер пайдаланушыға статистикалық әдістердің бай «арсеналы» ұсынады. Айта кету керек, ақылы және тегін бағдарламалар тікелей салыстыру мүлдем дұрыс емес. Бұлар мақсаты мен функционалдығы бойынша ерекшеленетін бағдарламалар. Көптеген ақылы бағдарламалар тек статистикалық деректерді өңдеу құралы, сонымен қатар біріктірілген деректер қоймасы жүйесікомпаниялардың бизнес ортасына, есеп беру жүйесіне басқару және т.б., яғни. бұл жай ғана пакеттер емес деректерді өңдеу және Business Intelligence (BI) құралдары. Мұндай пакеттерді жүзеге асыру құны болуы мүмкін жүздеген мың долларға жетеді (SAS, SPSS Modeler), бірақ кейінгі қайтарымдар бойынша өзін ақтайды жүзеге асырудан. Негізінен бұл топ пакеттер үлкен көлемде пайдалануға арналған кәсіпорындар және жеке зерттеушілер үшін қол жетімді емес. Функционалдылығы бойынша: Әмбебап пакеттерге (жалпы мақсаттағы немесе кәсіби): SPSS, STATA, STATISTICA, S-PLUS, SAS, Deductor, Prognoz Platform және т.б. жатады. Мамандандырылған пакеттерге BioStat, EQS, HEURISTA, GWR4, GeoDA, Arrow Model, т.б. Статистикалық әдістер негізінен өзгермейтін бастапқы деректерге және тақырыпқа қатысты аймақтар. Бірінші топтағы пакеттер бағдарланбаған белгілі бір пәндік салаға және мүмкін жасалған деректерді талдау үшін пайдаланылады және адам қызметінің әртүрлі салаларында оқытылды. Олар әдетте кең ауқымды ұсынады статистикалық әдістер және салыстырмалы түрде қарапайым интерфейс. Көпсалалы әмбебап пакет әртүрлі жан-жақты талдауға мүмкіндік береді түрлері, кең ауқымды пайдаланатын деректер статистикалық әдістер. Ең бар әмбебап пакеттерде көптеген қиылыстар бар кірістірілген статистикалық процедуралардың құрамы туралы және қатысты бәсекелес өнімдер болып табылады бір біріне. Олардың негізгі айырмашылығы әдістердебағдарлама интерфейсін жүзеге асыру. Өз кезегінде, мамандандырылған пакеттер шектеулі көмегімен талдауға мүмкіндік береді мамандандырылған статистикалық әдістердің саны немесе қатысты мәселелерді шешу үшін белгілі бір пән аймағына қолданылады. Ереже бойынша, ұқсас статистикалық пакеттермен жұмыс істеу аналитикалық әдістермен таныс мамандар пакет бағытталған аймақтағы деректер. Өнімнің бұл түрінің кемшілігі мынада пакетті меңгеру пайдаланушының білуін талап етеді статистикалық процедуралардың «механикасы», яғни олардың таралуына сөзсіз кедергі. Кесте редакторлары (процессорлар) – Excel (Microsoft Office), Calc (OpenOffice), Lotus 1-2-3 (Lotus SmartSuite); Quattro Pro (WordPerfect Office); Бұл бағдарламалардың негізгілері жоқ кәсіби статистикалық тағайындау, деректерді талдау және жылдам енгізуге арналған сандық мәліметтер, оны өңдеу және түрлендіру қажетті пішімде. Артықшылықтары: орыс тілді, импорт мәліметтер қорынан ақпарат, мамандықпен үйлесімділік статистикалық бағдарламалық қамтамасыз ету пакеттері деректерді «зерттеу» талдау үшін пайдалануға болады. Кемшіліктері: аз мөлшерде ұсынылған статистикалық алгоритмдер және өңдеу процедуралары деректер, бұл оларды терең талдау және үлкен өңдеу үшін пайдалану мүмкін емес ақпарат массивтері. Бөлек нүктені болдырмауға болмайды танымал MS Excel бағдарламасын атаңыз. Көптеген зерттеушілер статистиканы осы бағдарламада талдау алгоритмдерді енгізу формулалар арқылы статистикалық есептеулер меңгере бастады. Қорытындылай келе, химияда ғылыми зерттеулер жүргізудің жаңа әдісі-компьютерлік эксперимент және компьютерлік модельдеу екенін анық айта аламын. Бүгінгі күні компьютерлер теориялық және эксперименттік зерттеулер үшін заманауи химияның барлық дерлік салаларында қолданылады, бұл компьютерлік химия, компьютерлік технологияның даму деңгейіне байланысты химияның көптеген басқа салаларына әлдеқайда пайдалы. Кванттық химияда компьютерлік модельдеу дәстүрлі аналитикалық есептеу әдістерін ғана емес, көптеген жағдайларда күрделі экспериментті де алмастырды. Есептеу химиясы кейде бұрын байқалмаған химиялық құбылыстарды болжауға мүмкіндік беруде. Соңғы 60 жыл ішінде компьютерлердің дамуы жеңілдетілген модельдер жағдайында ғана емес, сонымен қатар нақты химиялық процестер мен құрылымдар үшін де көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік беріп жатқанына көз жеткізудеміз. Болашақта кванттық химия есептеу әдістерін, атап айтқанда күрделі молекулалық жүйелердің параметрлерін есептеуді жетілдіру қажет. Электронды есептеуіш машиналарға арналған есептеу бағдарламалық құралдарының әртүрлілігі мен мүмкіндіктері артуы керек. Қазіргі уақытта әртүрлі әдістердің молекулалық құрылымдарын модельдеуге, есептеуге және талдауға арналған бірнеше жеке бағдарламалық пакеттер өте көп. Олар менің ойымша, мүмкіндігіне қарай кванттық химия саласында, адам жұмысын да жеңілдеуіне үлкен үлес қосады. Бұл бағдарламалардың белең алуы болашақта зор жетістіктерге жеткізуі сөзсіз. жүктеу/скачать 243,87 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|