10.14489/vkit.2016.10.pp.017-023

DOI: 10.14489/vkit.2016.10.pp.017-023

Назаренко К. М., Назаренко Е. С., Надыкто А. Б., Кириллова Л. Н.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОСИСТЕМ. СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
(c. 17-23)

Аннотация. Представлен комплекс программ, осуществляющих подготовку данных для проведения вычислительных экспериментов по математическому моделированию молекулярных и наносистем квантово-химическими методами и обработку получаемых результатов. Разработан комплекс вспомогательных программ (утилит), позволяющий повысить эффективность научных исследований, существенно снижая трудоемкость выполнения вычислительных экспериментов, связанных с квантово-химическим моделированием.

Ключевые слова: математическое моделирование; наносистемы; высокопроизводительные вычисления; GRID-системы; анализ и обработка данных; вычислительная среда.

Nazarenko K. M., Nazarenko E. S., Nadykto A. B., Kirillova L. N.
COMPUTATIONAL ENVIRONMENT FOR NANOSYSTEM MODELING. DATA PREPARATION AND PROCESSING SYSTEM
(pp. 17-23)

Abstract. Quantum-chemical computations typically involve processing of a very large number of tasks and, hence, require routines automation associated with preparation, monitoring and failed jobs restart. In the present paper, a suite of service programs for quantum-chemical computations has been developed. The developed programs suite includes a number of utilities providing automated input files preparation, task recovery and timely failed jobs restart, computations monitoring and data treatment. The preparation utility, which creates input files for electronic structure calculations, includes conversion of the files into proper input formats with specified computational methods and technical instructions (RAM (Random Access Memory), number of CPUs per job), input geometries “mutation” and output-to-input conversion. The recovery utility automatically resumes tasks interrupted due to both program and hardware failures by making information, which is available in failed or completed without convergence output files, ready for further use. Computations carried out Gaussian 09 suite of programs show that restart of failed and completed without convergence jobs from the minimum energy point significantly reduce computational time needed to achieve convergence. The duplicate removal utility is a useful tool that deletes all but one file with identical geometries and energies. The utility is particularly helpful in the case, when large sets of initial geometries automatically generated using, for example, a Conformer Search module of a quantum chemistry code are being processed. The duplicate removal utility separates isomers based on their thermochemical and dipolar properties and enhances in this way the efficiency of computations by avoiding wasteful runs. The separation utility automatically selects most stable isomers in each class and ranges all the converged isomers in accordance to their free energies or other selected properties. The data treatment utility derives a set of thermochemical and dipolar properties from a output files batch and creates electronic data tables. The developed programs suite is shown to enhance the large-scale computations efficiency and significantly reduces the computational costs of quantum-chemical calculations.

Keywords: Mathematical modeling; Nanosystems; High-performance computations; GRID-systems; Data preparation and processing; Computational environment.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

К. М. Назаренко, Е. С. Назаренко, А. Б. Надыкто (Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Л. Н. Кириллова (Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия)

Eng

K. M. Nazarenko, E. S. Nazarenko, A. B. Nadykto (Moscow State University of Technology “STANKIN”, Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
L. N. Kirillova (North-Caucasus Federal University, Stavropol, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Назаренко К. М., Кириллова Л. Н. Вычислительная среда для компьютерного моделирования нано-систем. CASE-управление вычислениями // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 3. С. 50 – 55. doi: 10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055
2. Open Babel: The Open Source Chemistry Toolbox: офиц. сайт [Электронный ресурс]. URL: http:// openbabel.org (дата обращения: 20.06.2016).
3. Gaussian Products [Электронный ресурс]. URL: http://www.gaussian.com/g_prod/1.htm (дата обращения: 20.06.2016).
4. Андриенко Г. А. ChemCraft [Электронный ресурс]. URL: http://www.chemcraftprog.com/ru/ (дата обращения: 20.06.2016).
5. BIOVIA Materials Studio: Materials Studio Overview [Электронный ресурс]. URL: http://accelrys.com/ products/collaborative-science/biovia-materials-studio/ (дата обращения: 20.06.2016).
6. Свидетельство № 2016614707 о гос. регистрации программы для ЭВМ. Реставратор некорректно завершенных квантово-химических расчетов атомно-молекулярного конструирования (Рехутор) / Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Назренко Е. С., Марков П. Н., Соляков О. В. (РФ); правообладатель Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»; заявл. 01.03.2016; опубл. 20.05.2016.
7. Official Gaussian 09 Literature Citation [Электронный ресурс]. URL: http://www.gaussian.com/g_tech/ g_ur/m_citation.htm (дата обращения: 20.06.2016)
8. Свидетельство № 2015661582 о гос. регистрации программы для ЭВМ. Мутатор пространственных координат для атомно-молекулярного конструирования (МУТКОН) / Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Назаренко Е. С., Марков П. Н. (РФ); правообладатель Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»; заявл. 18.08.2015; опубл. 20.11.2015.
9. Базаров И. П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991. 376 с.
10. Свидетельство № 2016610747 о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программный модуль для классификации, первичной обработки и подготовки к публикации результатов математического моделирования молекулярных и наноструктур (Метаспектросос) / Назаренко Е. С., Назаренко К. М., Надыкто А. Б., Уварова Л. А., Коробов Н. А., Марков П. Н., Соляков О. В. (РФ); правообладатель Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»; заявл. 09.11.2015; опубл. 20.02.2016.

Eng

1. Nazarenko K. M., Kirillova L. N. (2016). Computational environment for nanosystem modeling. Case-based task management system. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (3), pp. 50-55. doi: 10.14489/vkit.2016.03.pp.050-055 [in Russian language]
2. Open Babel: The Open Source Chemistry Toolbox: official site. Available at: http:// openbabel.org (Accessed: 20.06.2016).
3. Gaussian Products. Available at: http://www. gaussian.com/g_prod/1.htm (Accessed: 20.06.2016).
4. Andrienko G. A. ChemCraft. Available at: http://www.chemcraftprog.com/ru/ (Accessed: 20.06.2016). [in Russian language]
5. BIOVIA Materials Studio: Materials Studio Over-view. Available at: http://accelrys.com/products/ collabora-tive-science/biovia-materials-studio/ (Accessed: 20.06.2016).
6. Nazarenko K. M., Nadykto A. B., Uvarova L. A., Korobov N. A., Nazarenko E. S., Markov P. N., Soliakov O. V. (2016). Restorer of incorrectly completed quantum-chemical calculations of atomic and molecular design (Rehutor). Certificate for registration of PC program No. 2016614707. Russian Federation. Moscow State Technological University «STANKIN». [in Russian language]
7. Official Gaussian 09 Literature Citation. Available at: http://www.gaussian.com/g_tech/g_ur/m_citation.htm (Accessed: 20.06.2016).
8. Nazarenko K. M., Nadykto A. B., Uvarova L. A., Korobov N. A., Nazarenko E. S., Markov P. N. (2015). Mutator of spatial coordinates for the atomic-molecular design (MUTON). Certificate for registration of PC program No. 2015661582. Russian Federation. Moscow State Technological University «STANKIN». [in Russian language]
9. Bazarov I. P. (1991). Thermodynamics. Moscow: Vysshaia shkola. [in Russian language]
10. Nazarenko E. S., Nazarenko K. M., Nadykto A. B., Uvarova L. A., Korobov N. A., Markov P. N., Soliakov O. V. (2016). Software module for classifying, primary processing and preparation for publishing the results of mathematical modeling of molecular and nanostructures. (Metaspektrosos). Certificate for registration of PC program No. 2016610747. Russian Federation. Moscow State Technological University «STANKIN». [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2016.10.pp.017-023}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2016.10.pp.017-023}