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前言 课题组主要采用第一性原理和分子动力学两种工具研究材料的基本性质，为设计具有特定功能的器件提供前期基础。...——课题组概况 vasp-vtst计算过渡态 1935年，Eyring，Evans和Polanyi在统计热力学和量子力学的基础上提出了过渡态理论，可以通过基本物性（分子震动频率、质量、核间距等）计算反应速率常数...分子构象转变、化学反应过程中往往都有过渡态的存在，因此，掌握过渡态结构具有一定意义。...#通知VASP使用vtst计算； ICAHIN=0 #通知VASP使用vtst计算； IMAGES=7 #之前添加的图像数量N image number； IBRION =3...#specify that VASP does molecular dynamics； POTIM=0 #zero time step so that VASP does
技术背景 分子动力学模拟在新材料和医药行业有非常重要的应用，这得益于分子动力学模拟本身的直观表述，用宏观的牛顿力学，结合部分微观的量子力学效应，就能够得到很好的符合统计力学推断的结果。...，就可以用于分子动力学的模拟了。...简单点评一下这两个基于VQE的分子动力学模拟的工作的话，就是只适用于当下量子芯片的Demo使用，距离真在在分子动力学模拟场景下的应用还非常的遥远。...因此，我们在分子动力学模拟的演化过程中，还需要考虑这些控制和约束的方法。...总结概要 分子动力学模拟是一个跨越众多学科领域的强大工具，从物理学的角度来看分子动力学模拟的话，其基于量子力学（量子化学）构建模型，通过牛顿力学进行演化迭代，最后能够在时间平均上等同于统计力学的系综平均
技术背景 在前面的MindSponge教程系列博客中，我们已经介绍过MindSponge分子动力学模拟框架的基础功能使用方法，例如MindSponge的安装与使用、定义分子系统、计算单点能和迭代器等等。...使用逻辑 在MindSponge分子动力学模拟框架中，原生的支持了多batch的计算模式，这个场景跟深度学习中处理Dataset时用到的batchwise是非常类似的。...在分子模拟中，我们可以给定同一个体系的多个初始位置，可以相同也可以不同，然后使用同一个力场和迭代器进行优化、更新，最终得到不同的轨迹和不同的构象。...总结概要 随着硬件算力的发展，以及AI技术的日益增进，我们不仅可以借助深度学习框架来加速分子动力学模拟，以及降低分子模拟开发的门槛。...还可以实现高通量模拟，使得用最小的开销并行的运行多个分子模拟成为可能。
ANSYS Fluent 流体动力学软件Fluent是目前可用的、功能最强大的计算流体动力学(CFD)软件工具,能够让您更深入更快速地优化自己的产品性能。...AMBER 分子动力学 版本：18.10 支持多GPU和单节点 加速功能：PMEMD显式溶剂和GB隐式溶剂 支持多GPU和集群 ? ?...GROMACS 动力学模拟 版本：2018 支持多GPU和单节点 ? LAMMPS 大规模原子分子并行模拟器 版本：2018 支持多GPU和GPU集群 ? ?...NAMD 用于在大规模并行计算机上快速模拟大分子体系的并行分子动力学代码 版本:2.13 支持多GPU和单节点 ? ?...VASP 进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包 版本：5.4.4 支持多GPU和单节点 ? ? ?
技术背景 在传统的分子动力学模拟软件中，对于分子体系的控制，例如控制体系的相对位置亦或是绝对位置，通常都是通过施加一些约束算法来实现的。...体系建模 首先我们要构建一个用于模拟的体系，这里只是为了演示，我们用一个简单的体系：丙氨酸二肽加上一个水分子。那么如果只有一个丙氨酸二肽的pdb文件，怎么加水分子呢？...其实可以思考一下朗之万动力学，其速度不仅受到加速度（也就是作用力）的影响，还受到一个与温度有关的随机作用力、以及跟速度相关的粘滞作用力的影响。...其他控制 在统计力学中，恒温恒压可以对应于不同的统计系综，对应于分子动力学模拟中的温度控制模块和压强控制模块。...总结概要 本文是一个比较泛的分子体系控制器实现方案，因为MindSponge分子动力学模拟框架基于Python编程语言和MindSpore框架开发，因此在高度定制化的控制器实现上有先天的优势。
技术背景 在上一篇文章中，我们讨论了在分子动力学里面使用LINCS约束算法及其在具备自动微分能力的Jax框架下的代码实现。约束算法，在分子动力学模拟的过程中时常会使用到，用于固定一些既定的成键关系。...例如LINCS算法一般用于固定分子体系中的键长关系，而本文将要提到的SETTLE算法，常用于固定一个构成三角形的体系，最常见的就是水分子体系。...对于一个水分子而言，O-H键的键长在模拟的过程中可以固定，H-H的长度，或者我们更常见的作为一个H-O-H的夹角出现的参量，也需要固定。...总结概要 继上一篇文章介绍了分子动力学模拟中常用的LINCS约束算法之后，本文再介绍一种SETTLE约束算法，及其基于Jax的实现方案。...SETTLE算法结合velocity-verlet算法，可以确保一个分子只进行整体的旋转运动，互相之间的距离又保持不变。
技术背景 在前面的几篇博客中，我们已经介绍了MindSponge的基本使用方法，比如定义一个分子系统、计算分子的单点能以及迭代器的使用等。...一个不包含约束的MindSponge分子动力学模拟代码如下： from mindspore import nn, context from sponge import ForceField, Sponge...system.fill_water(edge=4, template='water.tip3p.yaml') # 加载两个不同的力场，如果指定不使用PME算法，模拟速度会快一点，但存在能量偏移的问题， # 而这里只做展示用...这里我们先介绍第一种约束条件，对水分子施加一个SETTLE约束，简单来说，就是固定住水分子的三个原子所形成的三角形。...但是需要注意的是，一个水分子只有两根共价键，因此Lincs算法虽然可以约束水分子的两个氢键的键长，但是无法约束其键角参数，也因此不能与TIP4P模型配合使用。
这也是该架构的一个先进性的体现，虽然是一个MD软件，但不仅仅局限于做MD。...接下来的重点是要通过PotentialCell()来获取力，如果是以往传统的做法，只能通过取两点做差分的方法来得到一个作用力。...在运行分子动力学模拟程序的过程中，我们可能会有记录一些能量、力、速度、轨迹的需求，这时候就需要调用回调函数，对相应的内容进行输出。目前比较常用的回调函数，是RunInfo和WriteH5MD。...之所以我们可以使用AI框架来实现一个分子动力学模拟的框架，正是得益于分子动力学模拟与AI训练/推理之中的共性。...因此基于AI的框架和模型，对比AI训练与分子模拟之间的共性，可以实现一个面向AI时代的分子模拟框架。本文主要介绍基于MindSpore框架实现的，MindSponge分子动力学模拟框架的软件架构。
技术背景 在前面两篇文章中，我们分别介绍了分子动力学模拟软件MindSponge的软件架构和安装与使用教程。...那么分子模拟的第一步，我们就需要在MindSponge中去定义一个分子系统Molecule()。...在深度学习或者MindSponge分子动力学模拟的过程中，我们会使用到回调函数CallBack来对输出内容进行追踪。...从文件定义一个分子 MindSponge也支持一些特定格式的分子导入，比如mol2格式的分子和pdb格式的蛋白质分子，这个章节介绍一下如何将文件导入为一个MindSponge的Molecule。...有了最基础的分子系统之后，后面就可以开始定义一些能量项和迭代器，开始分子动力学模拟。
技术背景 在MindSponge教程合集中我们已经介绍了很多使用MindSponge进行分子动力学模拟的方法，这里主要介绍在MindSponge中自定义一个力场。...在传统的MD软件中，如果你希望去开发一个自己的力场，或者是添加一些分子动力学模拟方法如增强采样等，会面临不少编程上的困难。...根据定义的迭代器的不同，既可以完成能量优化的功能，也可以实现分子动力学模拟的过程，在框架上实现了统一。...总结概要 基于力场的分子动力学模拟，其实可以看做是一个最简单的机器学习模型，具有计算成本低的特点，在药物研发、生物化学和计算物理学等研究领域存在广泛的应用。...本文通过一个简单的示例，介绍了如何在MindSponge分子动力学模拟框架内构建一个自定义的分子力场，可以正常的执行分子动力学模拟迭代过程并保存相应的结果和输出。
GROMACS是常用的分子动力学模拟软件之一，利用GPU加速可较快地运行模拟。...在作者进行的不严谨的速度测试中，模拟的包含水分子在内的约6万个原子的蛋白质体系，24核CPU上速度约20 ns/day，利用-pme gpu -nb gpu -bonded gpu -update gpu...GROMACS的安装： GROMACS是免费开源的分子动力学软件，目前最新版本是2022.1。 1....简单使用 GROMACS官网溶菌酶教程较为详细，可照着做一遍熟悉流程，然后套用自己的蛋白继续熟悉，最后按需求(如文献)调整参数。运行时间较长，最后一步可后台运行。
基于MindSpore的高通量、自动微分和自动并行等高级特性，以及对于python第三方库numpy的友好支持，我们开发了一款可以在MindSpore上进行分子动力学模拟的，模块化、高通量、端到端可微的下一代智能分子模拟程序库...本文我们的重点，是介绍如何安装与使用python语言和mindsponge分子动力学模拟框架。...免安装MindSponge MindSponge是基于python和MindSpore框架来做的，因此更新迭代的频率会比较高。...如下所示是一个使用MindSponge模拟一段时间的水溶液中的多肽： 总结概要 本文主要介绍MindSponge框架的免安装使用和编译构建使用这两种使用方法，MindSponge是一款可以在MindSpore上进行分子动力学模拟的...通过MindSponge，我们可以在GPU上更加便捷的开发分子动力学模拟算法和应用，并且原生的支持神经网络力场和增强采样，使得我们可以用一个框架就完成绝大部分的分子模拟工作。
技术背景 在前面的几篇博客中，我们介绍了MindSponge分子动力学模拟框架的基本安装和使用和MindSponge执行分子动力学模拟任务的方法。...本文将会介绍，如何在基于深度学习框架MindSpore的分子动力学模拟软件MindSponge中，去定义一个CV。...力和速度等参数保留到一个hdf5文件中，文件后缀为h5md cb_h5md = WriteH5MD(system, 'test.h5md', save_freq=10, write_image=False) # 开始执行分子动力学模拟...此时我们会发现，在代码中定义的metrics中几个CV物理量，也会被同步保存到h5md轨迹文件中： 总结概要 随着分子动力学模拟技术的应用推广、AI软件的发展和硬件算力水平的提升，我们可以更快的在分子层面去观察和研究分子体系内的相互作用...本文主要介绍分子动力学模拟软件MindSponge在这一领域的应用和代码实现。
VASPy是一个纯Python编写的处理VASP文件数据以及进行数据快速可视化的库，基于OOP的思想提供了操作VASP文件的友好的接口，可以帮助使用者快速编写处理VASP相关文件的脚本，以提升效率。...VASP简介 对于广大做计算化学或者材料模拟的同学肯定听说过VASP的大名或者其科学研究与其息息相关。...VASP的全称是Vienna Ab-initio Simulation Package，是维也纳大学Hafner课题组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟的软件包，目前是材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商业软件之一...操作INCAR文件 INCAR是VASP做电子结构计算的参数设置文件，VASPy提供了InCar类可以方便获取INCAR文件的信息以及进行自定义的修改并生成新的INCAR文件。...目前本项目都是在作者工作需要的基础上不断对其功能和接口进行完善，但仍只是冰山一角，希望做计算模拟使用VASP的Pythoner们能不断参与进来，使其更加出色和高效。
那么就像深度学习中的损失函数，或者目标函数，这里分子力学的主要目标函数就是势能（也有动能项，但动能项更多的来源于分子动力学模拟的过程，而不是实验中的参数）。...能被成功调用的前提条件是，完全按照MindSponge的力场文件格式要求做的力场。 截断半径。...这一项虽然看起来只是一个参数，但其实最能够体现使用AI框架来做分子动力学模拟的优势，后面会专门写一篇文章来介绍。其主要作用是添加一些偏置势能项，用于约束分子系统，向期望的方向演化。...计算单点能 给定一个初始的分子构象，求这个构象的分子势能。一般情况，这个问题可能需要通过计算化学的方式来进行求解，比如CCSD(T)之类的方法。...但是我们做分子模拟，需要快速的演化和迭代，如果使用计算化学的方法，速度是无法满足计算的需求的。
技术背景 周期性边界是分子动力学模拟中常用的一种技术手段，不仅可以完整的概述完整的分子体系的特性，在一部分场景下还可以提升计算的效率，从作用上来看更像是一类的近似模型（假设有一个原子逃出这个周期性边界封装的盒子...无符号整数和带符号的整数都是周期性的锯齿形函数，但是无符号整数取得的空间都在正数上，所以在分子动力学模拟中更倾向于取无符号整数来处理周期性边界问题。...需要注意的是，这里做类型转换之前，要将周期性盒子的边长转化到跟无符号整数位长度一致，才能够使用无符号整数来处理周期性边界问题，所以先后有两次单位转换。...值得一提的是，如果采用格式转换的形式来做计算，而免去if的使用，在循环操作下也是有相当的编译优化空间的。...总结概要 本文从分子动力学模拟中的周期性边界处理角度出发，介绍了无符号整数和带符号整数的一些应用的技巧，使用这些格式转换的技术有可能在程序的性能优化中带来一定的效果。
在这项研究中，作者针对分子性质预测问题，引入了分子动力学驱动的理念，设计了双层多重图来对分子建模，同时捕捉分子的局部和全局信息。通过信息传递模块，模型的表达能力和计算复杂度得到了很好的平衡。...1.摘要 从分子结构预测理化性质是人工智能辅助分子设计的关键任务，目前已经提出了越来越多的图神经网络 (GNN) 来应对这一挑战。...这些模型通过在分子中加入辅助信息来提高它们的表达能力，同时不可避免地增加了它们的计算复杂度。在这项工作中，作者的目标是设计一个对分子结构既强大又高效的 GNN。...为了实现这一目标，作者提出了一种分子动力学驱动的方法，首先将每个分子表示为一个两层多重图，其中一层仅包含主要捕获共价相互作用的局部连接，另一层包含可以模拟的全局连接非共价相互作用。...2.模型框架 作者首先对分子动力学方法从几何的角度进行分析，发现对于传统局部和非局部关系模型，可以对应转化为对局部和非局部几何信息，其中局部几何信息包含局部角度和近邻距离，而非局部几何信息包含近邻距离和远邻距离
技术背景 在分子动力学模拟过程中会遇到一些拓扑结构非常复杂的分子模型，所谓的复杂不仅仅是包含众多的原子，还有各种原子之间的成键关系与成键类型等。...但是这里我们仅仅为了可视化静态的3D分子模型，所以只介绍一些基本用法。首先我们需要在本地构建一个分子模型的文件，一般以.xyz结尾。...文件的格式为：开头的分子数，第二行的标记，这里使用的是mol这种标记，后面的所有行数是标定每一个分子的具体三维坐标，也就是空间位置。...总结概要 本文重点介绍了VMD分子动力学模拟可视化软件的安装与基本使用方法，VMD是一款非常小而精致的可视化工具，在业界也备受推崇。...如果只是用于做分子模型的展示，功能是完全足够的，如果要执行更多的操作，需要掌握tcl语言，当然这也是一个坑点。
原子分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟常用于计算小分子与蛋白质结合、穿过脂质膜和溶解的自由能，但计算成本很高。...介绍 分子动力学模拟(MD)和机器学习(ML)已广泛用于药物发现中。研究的应用范围包括蛋白质-配体结合、蛋白质-蛋白质相互作用、分配系数和脂质膜渗透。...疏水性是关键的分子性质，可用于许多药物发现应用。建立药代动力学模型时，药物疏水性是重要的参数。聚集和与血液蛋白的非特异性结合是药物失效的一些关键原因，并且与每个小分子的理化特性有关。...结果 分子动力学自由能计算 使用MD模拟构建用于ML预测的数据集，以计算小分子从水转移到环己烷的自由能。首先在整个水-环己烷系统中使用了伞形采样；然后，使用相对热力学积分(TI)自由能计算。 ?...使用ML预测小分子化学性质变得越来越普遍。关键问题仍然在于如何表示分子以及预测对其他分子和数据集的可传递性。
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