■数値モデル／計算コードｰ分子動力学・量子化学・ナノ・半導体

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西村屋トップページ＞地球科学技術の耳学問＞計算コード 2007年6月10日更新

注：アンダーラインを付したものは地球シミュレータ用にベクトル化、並列化できていることが確認できたもの。

■天文物理

・MAESTRO

　1a型の超新星の爆発のシミュレートに使用される低マッハ数の天文物理計算コード

■分子動力学シミュレーション

・Gaussuan

　分子軌道計算プログラムパッケージ

・FHASE ver.7.01

　第一原理分子動力学シミュレーション。文科省の核心的シミュレーションソフトウェア研究開発プロジェクトの一環として開発されたノアノシミュレ＾ションプログラムにおいてESに移植。

・REMD（Replica-Exchange Molcular Dynamics）

　レプリカ交換分子動力学法。産業技術総合研究所で開発。レプリカとは低温から高温までの数多くのＭＤ計算のこと。

・REMUCA（Replica-Exchange MUltiCanonical Algorithms）：
・MUCAREM（MUltiCAnonical Replica-Exchenge Method）

　マルチカノニカルレプリカ交換法。第一原理からのタンパク質の折り畳みシミュレーションを目指す。

・COSMOS90（COmputer Simulation program for MOlecular Systems in the 19 90th）

　水中のタンパク質を長距離クーロン力をカットオフせずに高速にシミュレートする分子動力学シミュレーションプログラム。弘前大M. Sato (1990)。ベクトル化・並列化完了。NAMD2.4より５倍速い。
=>COSMOS90

・NAMD2.4：米国のプログラム
=>NAMD
・PABIOS/SCUBAに改名?（PArallel BIOmolecular Simulator）

　数百万原子のシステムを扱う大規模な並列分子動力学シミュレーションシステム。長距離クーロン相互作用を精度良く高速に計算できるPPPM（Particle-Particle Particle-Mesh）法などを搭載。ベクトル化率95％以上、並列化効率50％以上。

・AMBER（Assisted Model Building with Energy Refinement）

　分子動力学プログラム
=>Amber home page

・CHARMM（Chemistry st HARverd Macromolecular Mechanics）

　分子動力学プログラム
=>CHARMM／CHARMM Development Project

・GROMOS

　分子動力学プログラム
=>The GROMOS home page

・ad initio DFT（Density Functional Theory）とTB（Tight Binding）method

　カーボンナノチューブの量子計算を実施。

・CAMP-Atami：Car-Parinello 法による結晶系の第一原理分子動力学プログラム。
=>CAMP-Atami

・CPMD code（Car-Parrinello Molecular Dynamics）

　Car-Parrinello分子動力学に基づいたメタダイナミクスシミュレーション。ベクトル化率99.31％、並列化率99.8835％

・TDGL（Time-Dependent Ginzburg-Landau simulation code）

　時間依存のギンツブルク・ランダウ方程式

・VASP（Vienna Ab-initio Simulation Program）

　The ab-initio total-energy and molecular-dynamics program。Institut fur Materialphysik of the Universitat Wienが開発。

■量子化学計算
・ProteinDF（Density Functional molcular orbital program）

　ガウス関数を用いた密度汎関数法によるタンパク質の量子化学計算ソフトウェア。化学反応・電子遷移・励起状態の計算を目指す。学術的により厳密。しかし地球シミュレータ向け並列化率、ベクトル化率の向上には不成功。最良ベクトル化率92％、並列化率92％

・LCAO-PSクラスターコード（Linear Combination of Atomic Obital method using the norm-conserving PSeudopotential）

　分子・クラスターなどの非周期系の計算コード。並列化率99.95％、効率64％。

・PHMC法（Polynomial Hybrid Monte Carlo algorithm）code

　高エネ研が開発。クエンチ近似を全て取り除いた格子QCD（非摂動的手法）の数値シミュレーションの計算アルゴリズム。強い相互作用を記述する量子色力学（QCD）と、弱電磁相互作用を記述するWeinberg-Salam理論を統合した低エネルギーでの素粒子を記述する模型。「クエンチ近似」とはクォークの真空偏極効果を無視する方法。軽いクォークであるアップ・ダウン・ストレンジ全ての真空偏極効果を取り入れることに成功。地球シミュレータ上の実効効率46％。

・ABINIT-MP

　非経験的フラグメント分子軌道（FMO：Fragment Molecular Orbital）法。学術的コードであるProteinFDに比べて実用コードと位置づけられている。ES240ノードでベクトル化率98.28％、並列化率99.96％、実効2.5TFLOPS。

・PARATEC（PARAllel Total Energy Code）

　密度汎関数法によりターゲット物質の基底状態での電子密度を統一原理で計算するアプリ。
=>PARATEC

・DFT（Density Functional Theory）code

　カーボンナノチューブの量子シミュレーション。密度汎関数法。並列化効率99.91％。

・IJJ（Intrinsic Josephson Junction）phenomenon

　テラヘルツ発振超伝導素子の何か。並列化率99.9％、ベクトル化率99.6％

・QM/MM（Quantum Mechanics/Molecular Mechanics）hybrid code

　第一原理分子動力学コード。高分子の科学的に活性な部位を量子力学的手法で計算し、その他の周辺を古典的な分子動力学を適用する。計算コスト低減用。
=>QM/MM法

・GAMESS（General Atomic and Molecular Electronic Structure System）

　原子、分子の量子化学計算をHartree Fock近似をベースに行うコード

・QDEM（Quadraple Discrete Element Method）

　粒子に基づく離散モデル。

・PHASE

　密度汎関数法に基づいた電子状態の第一原理擬ポテンシャル法計算プログラム

・MILC7（MIMD Lattice Computation）

　強い相互作用に基づく量子色力学の並列格子計算コード

・LS3DF

　大スケールの電子構造計算のための線形スケーリングコード
=>PHASE

■ナノシミュレーション・半導体シミュレーション

・PHASE/CIAO

　地球シミュレータ380ノードで実効効率56％。

・ABCAP（All-electron Band-structure CAlculation Package）

　東京理科大で開発された第一原理FLAPW法プログラム。
=>ABCAP

・FXZTX

　強結合オーダーN法プログラム。

・CAMUS

　第一原理／強結合／古典分子力場ハイブリッド法プログラム

・STM

　STM解析プログラム

・UVSOR

　誘電応答解析プログラム。全波長域の誘導応答（吸収スペクトル）を解析できる。

・ASCOT

　量子伝導解析プログラム

・CHASE-3PT

　統合環境・GUI

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