Oprogramowanie w ICM

Transkrypt

1 Oprogramowanie w ICM Zespół KDM Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwerystet Warszawski Szkolenie KDM (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 1 / 52

2 Plan prezentacji 1 Oprogramowanie do chemii kwantowej 2 Oprogramowanie materiałowe 3 Oprogramowanie inżynierskie 4 Oprogramowanie biomolekularne 5 Oprogramowanie matematyczne 6 Inne pakiety 7 Kompilatory i biblioteki numeryczne (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 2 / 52

4 Pakiety do chemii kwantowej Rozwiazuj a metodami przybliżonymi kwantowy problem wielu ciał dla czasteczek chemicznych Szeroka gama podejść: półempiryczne, (post) Hartree-Fock, DFT Do opisu orbitali możliwość użycia różnego rodzaju baz (gaussowskiej, orbitali numerycznych, fal płaskich) Pakiety: Gaussian, Gamess, Dalton + oprogramowanie dostępne w pakietach Accelrys (DMol, Castep i inne) (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 4 / 52

5 Gaussian Oprogramowanie komercyjne Stadard w chemii kwantowej Bardzo szeroka gama zaimplementowanych metod Dostępny na: tornado, halo, tajfunie, latimerii Zainstalowane sa wersje Gaussian 98 i Gaussian 03 ICM utrzymuje mirror dokumentacji: Osoba kontaktowa: Grzegorz Bakalarski, G.Bakalarski@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 5 / 52

6 Inne pakiety Gamess Darmowy do celów akademickich (rejestracja) Dostępny na halo, tornado (wersja testowa) Osoba kontaktowa: Michał Łopuszyński, Dalton Darmowy dla indywidualnych użytkowników (rejestracja) Dostępny na halo Osoba kontaktowa: Franek Rakowski, (Kontakt: Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 6 / 52

8 Obliczenia materiałowe w ICM Środowiska zintegrowane: Materials Studio (Accelrys) MedeA (Materials Design) Pakiety typu command line: Vasp, Abinit, CPMD,... Wykłady i szkolenia (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 8 / 52

9 Środowisko Materials Studio Oprogramowanie komercyjne firmy Accelrys Dostępne na miejscu w ICM (laboratorium użytkowników, komputery labuz3 i labuz5) i w ramach licencji krajowej Architektura klient-serwer Szeroka gama narzędzi do symulacji kryształów, polimerów a nawet cieczy zarówno na poziomie klasyczny,m, jak i kwantowym Zawiera m.in. pakiety CASTEP, DMOL, Vamp, Forcite, Discover,... Osoba kontaktowa: dr Jacek Piechota, J.Piechota@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 9 / 52

10 Środowisko MedeA Komercyjne oprogramowanie firmy Materials Design Dostępne na miejscu w ICM (laboratorium użytkowników, komputery labuz3 i labuz5) Architektura klient - serwer Składa się z baz danych i zestawu narzędzi do modelowania Zawiera interfejs graficzny do następujacych pakietów: VASP Electra Phonon InfoMaticA Osoba kontaktowa: Michał Łopuszyński, M.Lopuszynski@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 10 / 52

11 Pakiety command line Wspólne cechy oprogramowania: Formalizm funkcjonału gęstości elektronowej (DFT) Rozwinięcie orbitali w bazie fal płaskich Periodyczne warunki brzegowe Metoda pseudopotencjału Osoba kontaktowa: Michał Łopuszyński, M.Lopuszynski@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 11 / 52

12 Pakiety command line VASP (Viena Ab-initio Simulation Package) Pakiet komercyjny (użytkownik musi mieć własna licencję) Obecneie standard w obliczeniach ab-initio Wysoka wydajność Dostępny na: halo, tornado Abinit Pakiet na licencji GPL Bogata funkcjonalność Dostępny na: halo (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 12 / 52

13 Pakiety command line CPMD (Car Parinello Molecular Dynamics) Pakiet darmowy do celów akademickich (rejestracja) Optymalizowany na zastosowania w dynamice molekularnej Dostępny na: halo, tornado Na klastrze halo dostępne sa także pakiety PWScf i Siesta (darmowe do celów akademickich) (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 13 / 52

14 Szkolenia i wykłady W ICM odbywaja się również szkolenia z zakresu obliczeń materiałowych: dr Jacek Piechota, Wprowadzenie do modelowania materiałów przy użyciu pól siłowych i metod kwantowomechanicznych,( ) dr Patricia Gestoso-Souto (Accelrys, Inc.), dr Jacek Piechota Atomistic Polymer Modeling with Materials Studio, ( ) Warsztaty Modern Methods of Materials Science Modelling ( ) Organizujemy również wykład: Wprowadzenie do komputerowej nauki o materiałach (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 14 / 52

16 Fluent - wprowadzenie Obliczeniowa dynamika płynów, potocznie CFD - Computational Fluid Dynamics - dostarcza narzędzi umożliwiajacych przeprowadzanie symulacji numerycznych zjawisk z zakresu dynamiki płynów. Oprogramowanie Fluent pozwala realizować wszystkie etapy procesu modelowania w CFD: określanie parametrów modelu generowanie siatek rozwiazywanie zagadnienia postprocessing (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 16 / 52

17 Oprogramowanie firmy Fluent W ICM dostępne sa następujace pakiety: Preprocesory (generowanie siatek): GAMBIT TGRID Moduły obliczeniowe: FLUENT FIDAP Postprocesor: FIELDVIEW (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 17 / 52

18 Dostępność w ICM Oprogramowanie firmy Fluent jest dostępne na: klastrze halo w laboratorium dydaktycznym komputerze rekin Dokumentacja w wersji elektronicznej jest dostępna na komputerze rekin (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 18 / 52

19 Fluent - licencja krajowa Fluent to pakiet komercyjny ICM koordynuje dofinansowywany przez MNiI centralny zakup oprogramowania firmy Fluent dla instytucji akademickich i naukowo-badawczych w Polsce Od 2002 oporgramowanie jest dostępne na zasadzie licencji krajowej W 2005 w licencji uczestniczy ok. 40 jednostek Osoba odpowiedzialna w ICM: dr Anna Trykozko Kontakt: fluent@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 19 / 52

20 Abaqus Oferuje rozwiazywanie zagadnień inżynierskich z dziedziny statyki, mechaniki, akustyki, transportu ciepła, dyfuzji i wiele innych Metoda elementu skończonego (FEM - Finite Element method) Biblioteka gotowych elementów i materiałów Abaqus Standard i Explicit - moduły obliczeniowe Abaqus CAE - interfejs graficzny Osoba kontaktowa: dr Kerstin Kantiem, K.Kantiem@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 20 / 52

21 Nastran/Patran Pakiet inżynierski zawierajacy narzędzia do rozwiazywania problemów zd dziedziny statyki, mechaniki i akustyki Metoda elementu skończonego (FEM) Możliwość rozszerzania funkcji programu o własny kod Nastran - moduł obliczeniowy Patran - interfejs graficzny Oprogramowanie komercyjne Dostępny na maszynach: latimeria, halo Osoba kontaktowa: dr Kerstin Kantiem, K.Kantiem@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 21 / 52

22 Ansys Obecnie zainstalowane oprogramowanie to ANSYS Multiphysics Oferuje rozwiazywanie problemów z dziedzin elektromagnetyzmu, mechaniki, przepływu ciepła, dynamiki płynów i inne Zjawiska zmienne w czasie Symulacja zjawisk liniowych, ale również wyszukanych nieliniowości (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 22 / 52

23 Ansys Dostępny na halo Ustawienie ścieżek poleceniem use_ansys Wersja na 5 stanowisk (1 procesorowa) Maksymalnie węzłów ANSYS CFX - mechanika płynów Osoba kontaktowa: Maciej Cytowski, M.Cytowski@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 23 / 52

25 Accelrys InsightII - pakiet przeznaczony do dynamiki molekularnej białek, czy kwasów nukleinowych, modelowania homologicznego, projektowania ligandów de novo lub obliczeń elektrostatycznych (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 25 / 52

26 Accelrys Cerius2 - pakiet przeznaczony do racjonalnego lub opartego na strukturze projektowania leków oraz modelowania ciała stałego, (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 26 / 52

27 Accelrys QUANTA - pakiet do modelowania molekularnego, budowania modeli z danych krystalograficznych, budowania modeli w oparciu o gęstość elektronowa, Catalyst - pakiet służacy do racjonalnego projektowania leków, Felix - rozbudowany pakiet służacy do analizy widm NMR, CNX - pakiet służacy do znajdowania struktury przestrzennej makromolekuł przy wykorzystaniu eksperymentalnych danych z analizy rentgenowskiej lub NMR, CHARMm - pakiet służacy do obliczeń dynamiki molekularnej, mechaniki molekularnej (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 27 / 52

28 Accelrys w ICM Wszystkie pakiety dostępne sa na latimerii. Na klastrze halo możliwe sa obliczenia wersjami standalone niektórych modułów: fdiscover - moduł do dynamiki molekularnej, charmm - jak wyżej, delphi - moduł do wyznaczania potencjału elektrostatycznego z równania Poissona-Boltzmana (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 28 / 52

29 Tripos - Sybyl7.1 Ponad 50 różnorodnych modułów zintegrowanych pod wspólnym interfejsem graficznym programu Sybyl. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 29 / 52

30 Tripos - wybrane możliwości wspomaganie projektowania leków dokowanie, projektowanie ligandów de nowo QSAR, CoMFA przeszukiwanie baz danych modelowanie oraz analiza strukturalno-funkcjonalna białek i kwasów nukleinowych mechanika i dynamika molekularna (pola siłowe Amber, Kollman, MMFF) wizualizacja molekuł i ich właściwości fizykochemicznych analiza danych NMR (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 30 / 52

31 Tripos w ICM system licencji krajowej - po opłaceniu niewielkiej składki licencyjnej możliwość instalacji i pracy na własnym komputerze praca interaktywna w ICM w labolatorium użytkowników wybrane moduły dostępne w trybie skryptowym na klastrze halo (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 31 / 52

32 Amber Amber to zarówno nazwa pakietu oprogramownia, jak i pola siłowego wykorzystywanego w symulacjach biomolekularynych. sander - pakiet umożliwiajacy prowadzenie dynamiki molekularnej na podstawie danych NMR i NOE, gibbs - obliczenia zaburzeń energii swobodnej (FEP), całkowanie termodynamiczne, oraz wyznaczanie potencjału średniej siły (PMF), roar - obliczenia QM/MM, nmode - analiza drgań normalnych, xleap - graficzne przygotowanie plików inputowych. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 32 / 52

33 Amber w ICM moduł xleap zainstalowany jest na rekinie. moduły obliczeniowe zainstalowane sa na klastrze obliczeniowym halo. moduły sander, sanderles, pmemd wersji równoległej. moga pracować w (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 33 / 52

34 Charmm CHemistry at HARvard Molecular Mechanics - pakiet do symulacji makroczasteczkowych o szerokiej funkcjonalności. dynamika molekularna przy różnych polach siłowych (możliwość definiowania własnych), narzędzia do badania ścieżek reakcji i zmian konformacyjnych, wiele modeli solwatacyjnych, analiza danych - postprocessing, możliwość prowadzenia obliczeń QM/MM (Mopac, Gamess, SCC-DFTB), i inne. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 34 / 52

35 Charmm w ICM Bieżaca wersja: c31b1 Instalacja: klaster obliczeniowy halo(98*2 PE s AMD Opteron 2.0GHz). Licencja: akademicka ( po uzgodnieniu z Univ. Harvard, prof.m.karplus ), komercyjna ( w ramach pakietu Accelrys Inc. ). Uwagi: instalacja wersji skalarnej, z pośród 280 testów 277 przechodzi prawidłowo. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 35 / 52

36 Protmol Program do prowadzenia symulacji dynamiki molekularnej. wiele integratorów równań ruchu, w tym wielokrokowe, obsługa podstawowego formatu pola siłowego CHARMM, przystosowany do obliczeń dla dużych biomolekuł, napisany w C++, instalacja na klastrze halo w wersji równoległej. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 36 / 52

38 Mathematica 5.2 dodatkowe wartościowe pakiety: MathCode C++ - generuje zoptymalizowany kod C++ Optica Pack - produkt Optica Software do modelowania i testowania wirtualnych układów optycznych. Experimental Data Analyst Pack - dopasowanie wyników, wizualizacja i analiza błedu. Time Series Pack - analiza danych zależnych od czasu. Database Access Kit -> DataBaseLink 1.0 (Mat. 5.1) przeszukiwanie, analiza i raporty z baz danych. organizowanie szkoleń (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 38 / 52

39 Matlab wydanie 14, Service Pack 3. pakiety: Simulink Matlab Compiler Extended Symbolic Math Toolbox Image Processing Toolbox Partial Differential Equation Toolbox Signal Processing Toolbox Symbolic Math Toolbox Statistics Toolbox OCTAVE - wolne oprogramowanie, poprawnie interpretujace skrypty Matlab a. SCILAB - wolne oprogramowanie, podobne do Matlab a, z własnym GUI. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 39 / 52

40 Maple Maple 10 - zainstalowany jest na komputerze rekin i laboratorium edukacyjnym, obliczenia symboliczne i numeryczne. Przewidujemy szkolenia dla wszyskich pakietów oprogramowania matematycznego. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 40 / 52

42 SAS System służacy do różnorodnych rozwiazań informatycznych, w których pojawiaja się zagadnienia: dostępu do danych zarzadzania danymi przetwarzania i analizy danych (statystyka, data mining) W ICM zainstalowany na komputerze rekin Zainstalowany w wersji SAS for Linux Osoba kontaktowa: Maciej Cytowski, M.Cytowski@icm.edu.pl (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 42 / 52

44 Kompilatory C C++ Fortran 77 Fortran 90/95 (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 44 / 52

45 Programowanie równoległe dyrektywy OpenMP ( tornado, halo ) biblioteka MPI ( tornado, halo, tajfun, latimeria ) watki pthreads ( tornado, halo ) biblioteka shmem ( tornado ) Co-Array Fortran ( tornado ) Unified Parallel C ( tornado ) (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 45 / 52

46 Debuggery Na tornado dostępne sa: TotalView (wersja graficzna i tekstowa) gdb Na halo dostępne jest: gdb pgdbg (wersja graficzna i tekstowa) (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 46 / 52

47 Analiza wydajności Na tornado dostępny jest pakiet PAT ( Performance Analysis Tools: pat_hwpc pat_build, pat_report Na halo dostępne sa: gprof pgprof (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 47 / 52

48 Standardowe biblioteki numeryczne Na wszystkich maszynach dostępne sa biblioteki matematyczne: BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms) LAPACK ( Linear Algebra PACKage) Zawieraja one zestaw operacji z dziedziny algebry liniowej zaimplementowany w sposób zoptymalizowany na dana platformę. Na tornado BLAS i LAPACK sa częścia modułu SciLib, który zawiera także procedury do FFT, filtrowania, operacji na macierzach rzadkich i inne. (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 48 / 52

49 Pakiet NAG zawiera bogaty zestaw funkcji ze wszystkich podstawowych działów matematyki: algebra liniowa całkowanie numeryczne, równania różniczkowe analiza statystyczna, optymalizacja funkcje specjalne... wspiera również obliczenia równoległe zawiera kompilator języka Fortran 95 dostępny na halo (Kontakt: Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 49 / 52

50 Biblioteka PETSC Przystosowana do rozwiazywania zagadnień powstałych i w wyniku dyskretyzacji równań różniczkowych czastkowych Zawiera metody rozwiazywania układów równań: liniowych metodami bezpośrednimi i iteracyjnymi nieliniowych metoda Newtona ewolucyjnych Wykorzystuje biblioteki BLAS i LAPACK Wspiera obliczenia równoległe (standard MPI) Dostępna na halo, tornado i latimerii (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 50 / 52

51 Serwis numeryczny Więcej informacji o narzędziach i bibliotekach numerycznych można znaleźć w serwisie numerycznym ICM: (Kontakt: pomoc@icm.edu.pl) Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 51 / 52

52 Dziękujemy za uwagę (Kontakt: Oprogramowanie w ICM Szkolenie KDM 52 / 52