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Quantum Mechanics

Turbomole

Presently TURBOMOLE is one of the fastest and most stable codes available for standard quantum chemical applications. Unlike many other programs, the main focus in the development of TURBOMOLE has not been to implement all new methods and functionals, but to provide a fast and stable code which is able to treat molecules of industrial relevance at reasonable time and memory requirements.

Información general

Turbomole se utiliza tanto en el ámbito académico como en el industrial, en áreas tan diversas como la catálisis homogénea y heterogénea, química orgánica e inorgánica, diversos tipos de espectroscopia y bioquímica.

Las principales funcionalidades del programa son:

Teoría del Funcional de la Densidad (LDA, GGA, híbridos).
  • Teoría del Funcional de la Densidad (LDA, GGA, híbridos).
  • Funciones respuesta (HF, DFT).
  • Cálculos relativísticos con interacciones spin-orbita.
  • Cálculos Coupled-Cluster (CC2) para estados fundamentales y excitados.
  • Cálculos de momentos de transición (monoelectrónicos) entre estados excitados CC2.
  • Optimización de estructuras (mínimos y estados de transición).
  • Frecuencias vibracionales (analíticas para HF y DFT, numéricas para el resto de métodos).
  • NMR.
  • Energías Douglas-Kroll-Hess en C1.
  • Dinámica molecular ab initio.

Cómo usar

El programa se encuentra en guinness en /software/TURBOMOLE, y para un uso más sencillo se ha creado la herramienta send_turbo. Ver Cómo enviar Turbomole.

TmoleX permite importar o construir estructuras a calcular, y visualizar y analizar los resultados obtenidos. TmoleX se puede descargar gratuitamente para instalarlo localmente en los PCs o se puede ejecutar en guinness. Para ustar Tmolex ejecutar:

TmoleX

Para abortar limpiamente un cálculo tras la iteración en curso que se está ejecutando, con el identificador de trabajo 1234.arina por ejemplo, podéis usar el comando:

turbomole_stop 1234

Recordar que hay que borrar el fichero “stop” si se reenvía el cálculo.

Más información

Página web de Turbomole

Manual de Turbomole

Tutorial de Turbomole

Orca

ORCA (3.0.3) is a flexible, efficient and easy-to-use general purpose tool for quantum chemistry with specific emphasis on spectroscopic properties of open-shell molecules. It features a wide variety of standard quantum chemical methods ranging from semiempirical methods to DFT to single- and multireference correlated ab initio methods. It can also treat environmental and relativistic effects.

Información general

ORCA es un programa, flexible, eficiente y fácil de utilizar, una herramienta de propósito general para la química cuántica, con especial hincapié en las propiedades espectroscópicas de moléculas con capa abierta. Cuenta con una amplia variedad de métodos estándar de química cuántica desde los métodos semiempíricos, DFT  …

Cómo usar

Los ejecutables de  se encuentran instalados en /software/orca, y para un uso más sencillo se ha creado la herramienta send_orca. Para usarla ver cómo enviar Orca.

Benchmark

Presentamos los datos de un benchmark  realizados con Orca (optimización b3lyp) en las máquinas del servicio, excluimos itanium porque el rendimientro es muy pobre.

Cores Xeon Tiempo Speed Up Eficiencia
1 3438 100%
8 498 6.9 86%
16 316 10.90 62%
32 218 15.77 50%

Terachem

Información General

TeraChem 1.45 is general purpose quantum chemistry software designed to run on NVIDIA GPU architectures under a 64-bit Linux operating system. Some of TeraChem features include:

  • Full support for both NVIDIA Tesla and Fermi GPUs
  • Restricted Hartree-Fock and Kohn-Sham single point energy and gradient calculations
  • Various DFT functionals (BLYP, B3LYP, PBE, etc) and DFT grids (800-80,000 grid points per atom)
  • Empirical dispersion corrections (DFT-D)
  • Geometry optimization and transition state search (including constraints)
  • Ab initio molecular dynamics (NVE and NVT ensembles)
  • Support of multiple-GPU systems
  • Up to 1000 times faster than conventional CPU-based codes
  • Designed for large molecules – reads/writes PDB files directly
  • Optimization including geometric constraints
  • Improved mixed-precision for increased accuracy

Cómo mandar Terachem

Existe el comando send_terachem para facilitar enviar trabajos al cluster

Más información

Página de Terachem.

Manual de usuario.

Siesta

Información general

Spanish Initiative for Electronic Simulation with Thousands Atoms. Programa de cálculo ab-initio de DFT para sólidos y moléculas. Permite realizar relajaciones y simulaciones de dinámica molecular. Usa orbitales localizados y permite calcular con un gran número de átomos. Se distribuye gratuitamente, pero se requiere solicitar la licencia académica.  Las versiones instaladas son la 2.0.1 en Itanium y la 3.0rc1 en x86-64.

Cómo mandar Siesta

Sigue este enlace.

Más información

Siesta home page.

Manual en línea de Siesta.

NBO 5

NBO5 versión 5 del Natural Bond Orbital. (más…)

Casino

Versión 2.4 (v213 realised on 20/7/2009) de Casino, programa de Quantum Monte Carlo desarrollado en la Universidad de Cambridge. (más…)

MIKA

Multigrid Instead of K-spAce. Versión .81 del paquete de programas de cálculo DFT en el espacio real, tanto para sistemas periódicos, como finitos, desarrollado por el CSC y la Universidad Tecnológica de Helsinki (HUT).

Información general

Incluye un paquete que resuelve las ecuaciones de Kohn-Sham en 3 dimensiones (rspace) y otro para problemas con simetría cilíndrica (cyl2). Para más información MIKA home page

Como usar

  • rspace
  • Programa para cálculos DFT en celdas ortorrómbicas, usando pseudopotenciales no locales (dispone de una pequeña librería en /software/MIKA/potentials). Puede realizar simulaciones en celdas con condiciones periódicas de contorno y en sistemas finitos con funciones de onda que se anulan en los bordes de celda. Se puede ejecutar en paralelo (muy eficientemente) con

    mpirun /software/bin/rspace_p

    y en serie con

    rspace_s
  • cyl2
  • Programa para cálculos DFT en sistemas con simetría cilíndrica, resuelve numéricamente las ecuaciones de Kohn-Sham en la dirección radial y longitudinal. Se puede ejecutar en paralelo con

    mpirun /software/bin/cyl2_p

    Nota: No usar más microprocesadores n que el número cuántico m , se recomienda n menor o igual m. La versión en serie se ejecuta con

    cyl2_s

Más información

MIKA home page

Quick reference quide.

BigDFT

Información general

Versión 1.5.1 del del programa de cálculo de estructura electrónica ab-initio de DFT masivamente paralelo usando una base de wavelets en el espacio real. (más…)

Yambo

3.2.2 version of the program for Many-Body calculations in solid state and molecular physics.
(más…)

WIEN2k

Versión 2k_14.2 del programa de cálculo ab-initio basado en full-potential (linearized) augmented plane-wave ((L)APW) + local orbitals (lo) method, desarrollado en la Universidad Tecnológica de Viena.
(más…)

ADF

Información general

Amsterdam Density Functional (2016.01)

The ADF package is software for first-principles electronic structure calculations. ADF is used by academic and industrial researchers in such diverse fields as pharmacochemistry and materials science. It is particularly popular in the research areas of homogeneous and heterogeneous catalysis, inorganic chemistry, heavy element chemistry, various types of spectroscopy, and biochemistry. Key Benefits of ADF

  • Spectroscopic properties and environments for any type of molecule
  • Excels in transition and heavy metal compounds
  • Accurate, robust, and fast
  • Expert staff and active community
  • Uses Slater functions, beats Gaussians!

ADF puede calcular tanto sistemas finitos (moléculas) y sistemas periódicos (con ADFBAND). Incluye potentes interfaces gráficas y herramientas para el análisis de los resultados accesibles desde Katramila.

Se dispone de licencia para 4 cores.

Cómo usar

Para ejecutar las interfaces gráficas (generador de input, visualización de resultados,…) usar desde Katramila:

adfview

Para lanzar un ADF en arina usar un input creado con adfinput recomendamos usar el comando send_adf donde su sintaxis es:

<code>send_adf JOBNAME NODES PROCS[property] TIME MEM [``Otherqueue options'' ]
  • JOBNAME: Nombre del input de nwchem sin extensión.
  • NODES: Number of nodes.
  • PROCS: Número de procesadores.
  • TIME: Tiempo solicitado a la cola, formato hh:mm:ss.
  • MEM: memoria en GB y sin especificar la unidad.
  • [“Otras opciones de Torque”] Existe la posibilidad de pasar más variables al sistema de colas. Ver ejemplos más abajo. Más información sobre estas opciones

Ejemplo

Para mandar el input au_min2.run a 4 procesadores, con un walltime de 20 horas y 4 GB de RAM usar

send_adf au_min2.run 1 4 20:00:00 4

Más información

Página principal de ADF.

Documentación de ADF

GAMESS-US 12 JAN 2009 (R1)

Información general

Gamess es un paquete de química computacional con varios métodos para calcular propiedades de sistemas moleculares, usando descripciones mecánico-cuánticas estándar para las funciones de onda o la densidad electrónica. La versión 12 JAN 2009 (R1) se encuentra instalada en el cluster. En estos momentos, se puede ejecutar gamess en varios nodos, con 8 o más procesadores.

Como mandar Gamess

En este enlace puedes ver cómo mandar cálculos de Gamess y como ir monitorizándolos.

Más información

Página de GAMESS-US

Dirac 08



Información general

La versión que se encuentra instalada en el cluster es DIRAC08. Dirac es un paquete de química computacional con varios métodos para calcular propidedades de sistemas moleculares usando mecánica-cuántica relativista.

Como ejecutar

Para ejecutar dirac hay que crear un script para torque y utilizar la herramienta de pam de dirac. El SGI/IZO ha actualizado pam deshabilitando la opción -mpi, ya que el sistema de colas se encarga de gestionar los procesadores. Dirac (bases y pam incuidos) esta instalado en /software/Dirac08.

Un script de ejemplo se encuentra aquí.

Benchmarks

El tipo de cálculos que realiza dirac requiere de bastantes recursos computacionales, y realiza muchas operaciones I/O por ello, no paralaliza muy bien como se puede ver en la pruebas realizadas:

nproc Itanium Opteron Pendulo (1:ppn=nproc)
1 2176 4650 3603
2 2056 (1.04) 3370 (1.37) 3100 (1.16)
4 990 (2.19) 1847 (2.5) 1840 (1.97)
8 730(2.98) 1054 (4.4) NA
El speed-up se muestra en negrita.

Input y sistema utilizado para los benchmarks.

Más información

Página de DIRAC y documentación.

Espresso

Información general

opEn-SourceP ackage for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization

Versión 6.1  del paquete de programas de cálculo ab-initio de DFT con pseudo-potenciales (ultrasoft y PAW-augmented wave method), desarrollado en DEMOCRITOS National Simulation Center of the Italian INFM.

Consta de un programa de estructura electrónica con base de ondas planas (PW), un programa de dinámica molecular basada en primeros principios (FPMD) y en Car-Parrileno (CP). Incluye también un programa para generar pseudopotenciales y una interfaz gráfica para PW. Existe la versión en serie y la paralela.

Cómo usar

Ver apartado como enviar espresso.

Monitorización de los cálculos

Para facilitar el seguimiento y/o control de los cálculos, existen las suiguientes herramientas (sólo si ha sido enviado usando send_espresso):

  • remote_vi: Nos enseña con el editor gvim el *.out del cálculo de espresso.
  • myjobs: Durante la ejecución nos muestra el uso de cpu y memoria (SIZE) de nuestro trabajo, útil para conocer la memoria RAM a solicitar en trabajos posteriores similares.

Benchmark

Presentamos los datos de unos pequeños benchmark de pw.x y ph.x en las máquinas del servicio. Los mejores nodos son los Xeon y escala perfectamente a 32 cores. Parece que se nota que la red de comunicación de los xeon es mejor.

Tabla 1: Tiempos de ejecución de pw.x (versión 4.2.1).
System 8 cores 16 cores 32 cores
Xeon 1405 709 378
Itanium2 2614 1368 858
Opteron 2.4 4320 2020 1174
Core2duo 2.1
Tabla 2: Tiempos de ejecución de ph.x (versión 4.2.1)
System 8 cores 16 cores 32 cores
Xeon 2504 1348 809
Itanium2 2968 1934 1391
Opteron 2.4 6240 3501 2033
Core2duo 2.1

Más información

Página de ESPRESSO.

Documentación en línea.

Wiki de ESPRESSO.

Abinit

Información General

Versión 7.0.4 del programa de cálculo ab-initio de DFT con base de ondas planas y pseudo-potenciales (ultrasoft y PAW-augmented wave method), desarrollado en la Universidad Católica de Lovaina. Permite realizar relajaciones atómicas (dinámica molecular). (más…)

Jaguar

Jaguar es un paquete de Schrodinger que realiza cálculos QM. Tenemos una licencia para 8 procesos (en n procesadores, n <= 196), y es valida hasta febrero del 2010. La renovación de esta dependerá del uso del programa.
(más…)

QSITE

QSITE es un paquete de Schrodinger que realiza cálculos QM/MM utilizando JAGUAR para la parte QM, pudiéndose también utilizar de modo independiente.

(más…)

NWchem

Información general

Nwchem es un paquete de química computacional con varios métodos para calcular propiedades de sistemas moleculares y periódicos, usando descripciones mecánico-cuánticas estándar para las funciones de onda o la densidad electrónica. Además, puede realizar simulaciones de dinámica molecular y QM/MM. La versión que está instalada es la versión 5.1.

Como mandar NWchem

Ver la sección del sistema de colas como mandar trabajos NWchem.

Más información

Nwchem home page.

VASP

Información general

Vienna Ab-initio of Simulation Package

Versión 5.4.4 del programa de cálculo ab-initio de DFT con base de ondas planas y pseudo-potenciales (ultrasoft y PAW-augmented wave method), desarrollado en la Universidad de Viena. Permite realizar relajaciones atómicas (dinámica molecular). Incluye las herramientas VTST.

Se requiere licencia.

Cómo usar

Para ejecutar VASP en paralelo basta con ejecutar el comando

/software/bin/vasp

Se encuentra instalado el software de visualización p4vasp, XCrySDen. Para transformar los ficheros y poder ser leidos se puede usar XfsConvert ejecutando

v2xsf

Monitorizar cálculos

Se puede comprobar la convergencia de un cálculo en marcha con el comando

remote_vi JOB_ID

que nos abrirá los ficheros OSZICAR y OUTCAR además de dibujarnos la evolución de la energía y su variación. Es necesario conectarse con ssh -X o usar X2GO para que se abran las ventánas con los gráficos.

Más información

VASP home page y manuales.

VTST tools.

TB-LMTO

Información general


Tight Binding Linear Muffin-Tin Orbital

Versión 4.6. del programa de cálculo ab-initio de DFT basado en el método linear muffin-tin orbital (LMTO). Es software libre pero requiere de la autorización del autor.

Como usar


Para ejecutar los diversos programas usar por ejemplo:

/software/bin/lm.run

Para poder compilarlo para itanium ha sido necesario reducir la optimización y es sensiblemente más lento que en los opteron y Péndulo. Es un código bastante antiguo y da problemas de memory overflow debido a la gestión particular que hace de la memoria y puede ser necesario recompilarlo para tú sistema.

Benchmark

Presentamos los datos de un pequeño benchmark donde se muestra el comportamiento de los itanium mencionado.

System Segundos
Itanium 1225
Opteron 450
Core2Duo 332

Más información

Página de TB-LMTO.

Gaussian 09 y 03

Gauss

Gaussian es un paquete de química computacional con varios métodos para calcular propiedades de sistemas moleculares y periódicos, usando descripciones mecánico-cuánticas estándar para las funciones de onda o la densidad electrónica.

(más…)