Програмата съдържа повече от 750000 реда, написани на Fortran 77



Дата26.11.2017
Размер68.56 Kb.
Кратко описание на програмата GAMESS

Програмата съдържа повече от 750000 реда, написани на Fortran 77

Пълното наименование на програмата GAMESS е General Atomic and Molecular Electronic Structure System – система за изчисляване на атомни и молекулни структури. Програмата е създадена от групата на д-р Марк Гордон от университет на щата Айова, САЩ. Тя е една от най-често използваните програми в квантовата химия. Съществуват три версии на GAMESS - GAMESS(US ), която се поддържа в САЩ, английската версия GAMESS (UK) и руската GAMESS(PC).

С GAMESS могат да се извършат квантово химични изчисления като:


1. Изчисляване на молекулните вълнови функции по метода на само съгласуваното поле на Хартри-Фок в приближенията RHF, UHF, ROHF, GVB и MCSCF;

2. Отчитане на енергията на електронната корелация на базата на теорията на пертурбациите (MP2), конфигурационните взаимодействия(CI), свързаните клъстери(CC) или уравнението на динамично-свързаните клъстери (EOM-CC) и теорията на функционала на плътността(DFT) .

3. Решаване на полу емпирически модели MNDO, AM1 и PM3 като се използват RHF, UHF, ROHF, или GVB вълнови функции.

4. Изчисляване на аналитичните енергийни градиенти за всяка от SCF или DFT вълнови функции за MP2 при отворена или затворена електронна обвивка (open or closed shell CSF) или за CI с референтна база за затворена обвивка (closed shell CI)

5. Оптимизация на молекулните геометрии като се използва енергийния градиент, във вътрешните или декартови координати.

6. Търсене на седловинни точки (преходи от едни към други състояния) върху повърхността на потенциалната енергия.

7. Изчисляване на енергийния Хесиан, вибрационни честоти и интензитети ивиците в инфрачервените (IR) спектри. Интензитети на ивиците в Раманови спектри.

9. Трасиране на типичните направления на реакциите от седловинните точки към продуктите или обратно към реакциите.

10. Пътища на линиите с екстремален градиент , които свързват една стационарна точка с друга точка на екстремум, която може да бъде и седловина точка.

11. Следвайки динамичата координата на реакцията (dynamic reaction coordinate) се построяват траекториите на молекулата върху повърхността на потенциалната енергия. Динамичата координата на реакцията (dynamic reaction coordinate) са пътищата , които следват всички атоми на системата така, че да се спази закона за съхранение на енергията т.е. общата енергия ( кинетичната плюс потенциалната ) винаги е константа.

12.Изчисляват се енергиите на възбудените състояние, вълновите функции и преходните диполни моменти (transition dipole moments) от началното състояние m в крайното състояние n на различни нива:

a. SCF (за ROHF или MCSCF)

b. CIS (RHF плюс единични възбудени състояния)

c. основните CI функции

d. време зависими DFT ( TDHF)

e. Уравнение на динамично-свързания клъстер с аналитичен градиент за SCF, CIS, TD-DFT и GUGA CI.

13. Търсене на пресечната точка с минимум енергия между две повърхнини на потенциалните енергии.

14. Оценка на релативистичните ефекти, включително изчисляване на:

a. скаларни корекции, с използване на трансформацията на Douglas-Kroll от трети ред. Градиентите са на разположение.

b. елементите на матрица на спин-орбитално взаинодейсъвие (spin-orbit coupling matrix elements) и произлизащите от тях смесените спин вълнови функции ( spin-mixed wavefunctions).

15. Оценка на линейната молекулна поляризуемост и хипер поляризуемостите от първи и втори ред за всички вълнови функции, като се използват крайни електрически полета.

16. Едновременна оценка на стационарните и честотно зависими поляризуемости за различни нелинейни оптични процеси, при аналитични средни, за RHF вълнови функции. Ядрени производни функции (nuclear derivatives) от поляризуемости, свързани с аналитични Raman и хипер Raman спектри, също за RHF. Могат да се намерят имагинерните честотно зависими поляризуемости само за RHF.

17. Намиране на локализираните орбитали по методите на Foster-Boys, Edmiston-Ruedenberg,или Pipek-Mezey, като опция на SCF или MP2 анализ на енергията на локализираните молекулни орбитали (LMOs).

18. Изчисляване на следните молекулни характеристики :

a. диполен, квадраполен и осмократен (octupole) моменти

b. електростатичен потенциал

c. електрическо поле и градиенти на електрическото поле

d. електронна плътност (electron density) и спинова плътност( spin density)

e. Анализ на „заселването” на орбитите по Mulliken и Lowdin

f. Вириална теорема (virial theorem) и енергийните компоненти

g. Разпределен мултиполен анализ ( multypole analisys) по Stone

19. Модел на ефектите (въздействието) на разтворителите (в частност на водата)

a. Ефективни фрагментарни потенциали(EFP)

b. Модел на непрекъсната среда (PCM)

c. Повърхност и моделиране на обемната поляризация за електростатиката (SS(V)PE)

d. Модел отчитащ електричната проницаемост на средата (conductor-like screening model - COSMO)

e. самосъгласувано реакционно поле (SCRF)

20. Пресмятания на базата на метода на фрагментираните молекулни орбитaли (Fragment Molecular Orbital (FMO) method).

21. Модели на образуването на апериодични полимери с помощта на

Elongation Method.

22. Възможност за комбиниране на програмата за MM TINKER, за хбибриден тип симулации (Integrated Molecular Orbital Molecular Mechanics-IMOMM) SIMOMM или IMOMM QM/MM.

23. Комбиниране на NEO програми (Nuclear Electron Orbitals) и квантово механичните изчисления на атомните структури.

24. Комбиниране на VB2000 с изчисленията на валентните връзки, За повече информация виж http://www.scinetec.com/~vb.

25. Комбиниране на програмата XMVB с изчисленията на валентните връзки. Виж http://ctc.xmu.edu.cn/xmvb/index.html .

26. Комбиниране на програмата NBO с анализа на естествените валентни орбитали, Виж http://www.chem.wisc.edu/~nbo5.

Много от тези изчисления са паралелни.
В таблицата по-долу са дадени в графична форма възможностите на програмата GAMESS
SCFTYP= RHF ROHF UHF GVB MCSCF

--- ---- --- --- -----

SCF енергия CDFP CDP CDP CDP CDFP
SCF аналитичен CDFP CDP CDP CDP CDFP

градиент


SCF аналитичен CDP CDP - CDP DP

Хесиан


MP2 енергия CDFP CDP CDP - CDP
MP2 градиент CDFP DP CDP - -
CI енергия CDP CDP - CDP CDP
CI градиент CD - - - -
CC енергия CDFP CD - - -
EOMCC възбуждане CD - - - -
Полуемпирични модели:
DFT енергия CDFP CDP CDP - -
DFT градиент CDFP CDP CDP - -
TD-DFT енергия CDFP - CDP - -
TD-DFT градиент CDP - - - -
MOPAC енергия да да да да -
MOPAC градиент да да да - -
Численият градиент и пълният числен Хесиан или част от него са налични за всяка енергия или градиент от тази таблица.
Означения:

C= традиционно съхранение на интегралите на атомните орбитали на диск

D= директно изчисление на атомните орбитали всеки път, когато е необходимо

F= може да се използва метода на Фрагментираните Молекулни Орбитали

P= възможни са паралелни изчисления
Накратко ще припомним основните съкращения :


  • SCF (Self-Consistent Field Hartree-Fock ) – самосъгласувано поле по Хартри-Фок;

  • RHF- ограничен метод на Хартри- Фок – приложим за системи със затворена електронна обвивка;

  • UHF- неограничен метод на Хартри - Фок - приложим за системи с отворена електронна обвивка;

  • ROHF- ограничен метод на Хартри Фока за система с не сдвоени електрони;

  • GVB (Generalized valence bond)- използва се за изчисляване на стабилизационната ( резонансна) енергия на валентно свързаните атоми;

  • MCSCF(Multi-configurational self-consistent field)- мулти конфигурационно само съгласувано поле за качествено коректно описание на състоянието на молекулите.

  • MNDO(Modified Neglect of Diatomic Overlap, МПДП) – методът отчита интегралите на отблъскване на електроните, които включват препокривания от един център;

  • AM1(Austin Model)- във формулата за изчисляване на енергията на отблъскване на атомите при определена геометрична конфигурация ( скелет на молекулата) Ecore се включват допълнителните членове, които може да се разглеждат като членове на ван-дер-валсовите отблъсквания. В някой случаи Ecore се получава по-голяма от действителната, тъй като е надценена енергията на взаимодействие на атомите в геометричната конструкцията, които са на разстояния , по – големи от разстоянията на свързаните атоми. Този метод по-точно отчита водородните връзки.

  • Метода PM3 е подобен на метода AM1. Разликата е в това, че в метода PM3 всички параметри , които апроксимират интегралите на взаимодействие, се подбират така, че да са съгласувани достатъчно точно с експериментално измерените свойства на молекулите, докато в AM1 интегралите на между електронното взаимодействие се изчисляват на базата на експерименталните спектрални данни за атомите . Отличителна особеност на метода PM3 е, че сравнително точно възпроизвежда конструкцията и енергетиката на така наречените хипер валентни съединения т.е. съединения които отговарят на най-високата валентност на атомите, например SO3, P2O5, SF6 и други.

actvte.code ceeis clenmo.com fmo mbldr.code test.mb

cartic checktst dk3.f globop_extract mbldr.com test.vec

cartic.code clenmo efp gmshelp mbldr.man test.xyz

cartic.com clenmo.code elg mbldr rysquad.f


Компилирането и свързването на кода до получаването но изпълним файл се извършват чрез инструменти, представляващи шел скриптове. Тези инструменти имат йерархична функционалност. Последното означава, че отделните файлове съдържащи програмен код се компилират до обектен код от скипта “comp”, отделните модули на програмата се компилират чрез скрипта “compall”, които използва „comp” за всеки файл с програмен код в модулите. За специалните нужди на суперкомпютърната платформа IBM BlueGene/P в програмния код се използва библиотеката Global Array (GA) имплементирана в модула наречен DDI (Distributed Data Iterface). Модула DDI има за задача лесното и удобно използване на данните запирани в RAM-a на всеки от изчислителните възли при квантово химични изчисления. Създадените обектни и библиотечни файлове се свързват и се получава изпълним файл чрез скрипта lked.

Първоначално GAMESS е оптимизиран и за платформата IBM BlueGene/L, след това специалисти от Aragonne National Laboratory, в САЩ модифицират част от програмния код, за да може програмата GAMESS да се компилира за и да работи на платформата IBM BlueGene/P. Споменатите промени са направени във файловете:


comp.actvte compall.bgp comp.bgp gms.bgp.py lked.bgp


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница