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Gaussian 为您打造量子化学计算的“超级大脑”

字号+作者:肖琳琳 来源:第一科技网 2018-03-15 16:31:51 我要评论() 收藏成功收藏本文

自1946年第一台电子计算机ENIAC现世以来,高性能计算机已经经历了三次大的发展阶段,分别以电子器件、系统结构和计算模式的重大变革作为阶段发展的标志。'...

 自1946年第一台电子计算机ENIAC现世以来,高性能计算机已经经历了三次大的发展阶段,分别以电子器件、系统结构和计算模式的重大变革作为阶段发展的标志。

而说到高性能计算的时候,我们第一反应能够想到的,往往是类似于深圳超算中心配置的超级计算机,却总是会忽略在上面跑的软件。其实,“超级大脑”的组成有两部分,除了提供平台和资源的基础硬件,同时少不了后期组成各种框架模式的软件。但往往,“重硬轻软”是很多业内的通病。

通过深圳超算中心长期的调研分析和观察,高性能计算其实应重视以下几个方面:

 

1.软硬件齐头并进;

2.应引进相应的软件框架支持;

3.改善编程环境,发展和优化并行编程环境与工具,研究并行编程模型。blob.png

为此,深圳超算一直都遵循着“软硬兼施”的政策,不仅注重硬件的更新,对所使用的软件也进行了一番整理升级,今天继续向大家介绍中心引用的另一个高性能计算软件—Gaussian。

Gaussian最早是由美国卡内基梅隆大学的约翰•波普(John A Pople, 1998年诺贝尔化学奖获得者)在60年度末、70年代初主导开发的。Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包,它的执行程序可以在深圳超算中心配置的这台超级计算机上运行。

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Gaussian从量子力学的基本原理出发,可计算能量、分子结构、分子体系的振动频率以及大量从这些基本计算方法中导出的分子性质。它能用于研究不同条件下的分子和反应,包括稳定的粒子和实验上难以观测的化合物,例如瞬时的反应中间物和过渡结构。Gaussian能够让高性能计算中复杂难测的量子化学转化为可分析的基本结构,预测周期体系的能量,结构和分子轨道。当在高性能计算遇到跨节点的计算时,Gaussian计算是利用一个虚拟共享内存的并行执行环境—TCP Linda来实现,一个可以将集群或工作站虚拟成共享内存环境的软件,从而实现并行的程序能够在分布式内存的机器上运行。

Gaussian功能包括分子能量和结构、过渡态能量和结构、分子轨道、多重矩、振动频率、 核磁性质、键和反应能量、原子电荷和电势、红外和拉曼光谱、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径。在深圳超算中心的高性能计算中,Gaussian可以作为功能强大的工具,用于研究许多化学领域的课题,例如取代基的影响,化学反应机理,势能曲面和激发能等等。这个量子化学综合应用软件包的加入,使得深圳超算,在硬件基础强大的情况下,对软件的应用也更上一个层次。

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对于软件技术的开发及引进,深圳超算是认真且严肃的。在科技创新之城的深圳,为了更好的发挥超级计算机的平台作用,国家超级计算深圳中心在化学计算、生物计算、电磁学、工业仿真、流体计算、动画渲染、建筑设计、数学计算、气象预报、材料模拟、固体力学、大数据分析挖掘等领域的软件平台投入了大量的资金建设,因此也成为了国内高性能计算应用软件种类与数量最多的超算中心,而Gaussian软件,仅仅只是其中一个而已!

 

附:国家超级计算深圳中心主要软件应用领域

科学计算领域:

材料科学模拟、生命科学模拟、高性能量子化学计算、求解复杂化学反应问题、药物虚拟筛选

工程计算领域:

电磁学计算、固体力学计算、流体力学计算、土木建筑

图形图像领域:

动漫渲染

大数据领域:

大数据高性能分析平台(SAS)、数据分析平台(QLIK)、数据挖掘平台(KNIME)

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