GROMACS
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GROMACS(グローマックス、Groningen Machine for Chemical Simulations、グローニンゲン・マシン・フォー・ケミカル・シミュレーションズ)は、フローニンゲン大学で開発された分子動力学シミュレーションのソフトウェアパッケージである。現在は世界中の開発者により維持管理されている[3][4][5]。分子動力学シミュレーション分野の中で高速かつ利用者の多いソフトウェアパッケージの一つであり[6][7]、CPUおよびGPU上で動作する[8]。自由/オープンソースソフトウェアであり、GNU General Public License、GNU Lesser General Public License(バージョン4.6から)の下で公開されている。
歴史
機能
計算アルゴリズムの工夫と各種プロセッサに特化したチューニングの両方により高度に高速化されており、CPUを使用した計算において標準的な分子動力学シミュレーションパッケージよりも3〜10倍程度高速に動作する[9]。操作はコマンドラインから行われ、ユーザは入出力ファイルを介してGROMACSとやりとりを行う。GROMACSは計算の進行度合いの表示機能、トラクジェクトリ表示機能、トラクジェクトリ解析のための豊富なライブラリなどを備える[2]。また、複数の力場(GROMACS、GROMOS、OPLS-AA、AMBER、CHARMM)をサポートすることにより[10]、高い柔軟性を確保している。並列計算方式としてMPI並列およびスレッド並列に対応している。
シミュレーション
- 分子動力学計算(ニュートン運動方程式、ランジュバン動力学)
- エネルギー最小化計算(共役勾配法、最急降下法)
- 基準振動解析
- 相関関数
アンサンブル
- Weak Coupling法(温度・圧力制御)
- Nose-Hoover法(温度制御)
- Parrinello-Rahman法(圧力制御)
- Martyna-Tobias-Tuckerman-Klein法(温度・圧力制御)
長距離相互作用の取り扱い
- カットオフ法(Group based、twin-range、スイッチング関数、シフト関数)
- PME法 (particle mesh Ewald)
- PPPM法 (particle-particle particle mesh Ewald)
- Reaction Field法
- ユーザ定義テーブル関数
自由エネルギー計算
- 熱力学的積分法 (thermodynamic integration)
- 自由エネルギー摂動法 (free energy perturbation)
- 粒子挿入法 (test particle insertion)
- レプリカ交換法 (replica exchange)