Лучшие программы химии для Linux

Question

Посоветуйте инструменты для работы по квантовой хими с возможностью моделировать различные молекулярные свойства с высокой точностью, автоматизировать задачи, вычислять различные типы волновых функций.

Answer 1

Лучшие программы химии для Linux

Есть много компьютерных программ, которые делают изучение химии интересным. С другой стороны, высшая учебная и исследовательская работа по химии не может быть выполнена без использования какого-либо программного обеспечения. Но получить руководство по программному обеспечению, которое вам нужно, не так-то просто. Большинство инструментов не работают должным образом после установки. Для пользователей Linux поиск лучшего программного обеспечения для химии Linux еще более утомителен из-за меньшей пользовательской базы. Так что, если вы ищите инструменты химии с открытым исходным кодом для Linux, вы находитесь в правильном месте.

Разные программы имеют разное использование. Некоторые из них хороши для начинающих, а некоторые для опытных пользователей. Опять же, учащийся химического факультета не должен использовать программное обеспечение для химических исследований. Определенный человек нуждается в своем правильном инструменте. Итак, здесь находится список, содержащий лучшие инструменты Linux с открытым исходным кодом. Список содержит программное обеспечение из разных категорий.

BKChem

BKChem является одной из самых простых доступных программ для химии. Этот инструмент бесплатный и с открытым исходным кодом. Оригинальный код был написан на языке Python. Это двумерный редактор молекул со многими особенностями.

Основные характеристики  BKChem

• Пользователи могут использовать шаблон для повышения производительности.

• Инструмент рисования имеет расширенную поддержку текста и цвета.

• Пользователи получают все основные функции компоновки, включая выравнивание, вращение, масштабирование и т. д.

• Он может экспортировать рисунки в SVG, EPS, PDF и почти во все популярные форматы.

• Пользователи могут разрабатывать собственные плагины, написав код на Python и XML.

BKChem

GROMACS

Этот химический инструмент для Linux является симулятором для построения и анализа молекулярной динамики. Это очень гибкий инструмент, который используется в различных областях прикладной науки и техники. Он может моделировать молекулярную динамику миллионов частиц. По этой конкретной причине он широко используется в биохимических реакциях, где присутствуют огромные молекулы белков и липидов. Разработчики изо всех сил пытаются интегрировать его с базой данных биоинформатики .

Основные характеристики GROMACS

• Пользователям не нужно иметь предварительные знания сценариев. Он имеет простой в использовании пользовательский интерфейс.

• Разработчики предоставляют бесплатные руководства пользователя в формате электронных книг для начинающих.

• Функция расширенного экрана загрузки предоставляет вам информацию о времени и прогрессе.

• Пользователи могут хранить данные траектории, используя расширенный метод сжатия.

• Инструменты траектории могут генерировать выходные данные в грациозных графиках, с метками осей, легендами и т. д.

GROMACS

XDrawChem

 

XDrawChem - это программа для двумерной визуализации. Этот инструмент с открытым исходным кодом химии может визуализировать химические структуры и реакции. Возможно, вы знали о популярном платном инструменте ChemDraw. XDrawChem имеет почти аналогичные функции без каких-либо затрат. Он совместим с многочисленными форматами файлов. Пользователи могут экспортировать изображения в популярные форматы PNG и EPS.

Ключевые особенности XDrawChem

• Может обнаруживать различные компоненты и автоматически выравнивать их во время рисования.

• Имеет огромную встроенную структуру библиотеки практически всех стандартных аминокислот и нуклеиновых кислот.

• Пользователи могут загружать информацию о структуре с серверов на основе различных параметров.

• Это программное обеспечение Linux для химии может читать и записывать любые форматы, поддерживаемые текущей версией Open Babel.

• Пользователи могут добавить функциональность 3D-рисования, установив инструмент BUILD3D.

 XDrawChem

Kalzium

 

Kalzium - довольно простое программное обеспечение для Linux. Но это так полезно, что каждый ученик старшей школы должен установить его на свой компьютер. Этот программный пакет содержит всю основную информацию об элементах, и даже имеется встроенная периодическая таблица. Вы также получите 3D-просмотрщик молекул, средство для решения химических уравнений и другие полезные инструменты.

Основные характеристики Kalzium

• Пользователи могут просматривать полнофункциональную периодическую таблицу традиционным способом.

• Периодическая таблица может быть отсортирована по группам, блокам и семействам.

• Встроенный решатель химических уравнений помогает решать сложные уравнения.

• Пользователи могут визуализировать трехмерные структуры молекул из разных форматов химических файлов.

• Временная шкала - это интересная функция, позволяющая узнать историю любого элемента.

Kalzium

 

Jmol

 

Это средство просмотра трехмерных изображений на основе Java. Этот инструмент активно используется при просмотре трехмерных химических структур. Он не только используется в анализе или исследовании. Скорее это удобный для начинающих инструмент, который можно использовать в обучении на любом уровне. Помимо химии, этот инструмент используется в области физики, биологии и материаловедения.

Ключевые особенности Jmol

• Существует апплет под названием JmolApplet, который может интегрироваться с веб-страницами. Этот инструмент очень полезен для улучшения онлайн-курсов или учебных пособий.

• Будучи инструментом на основе Java, он работает на любой машине Linux без каких-либо хлопот.

• Он может отображать трехмерную графику независимо от того, насколько мощным является графический процессор.

• Этот инструмент поддерживает широкий спектр форматов молекулярных файлов от самых популярных до проприетарных форматов.

• Jmol может анимировать графический вывод, полученный из молекулярной структуры.

• Он может экспортировать графику в различных широко используемых форматах файлов.

Получить Jmol

Gabedit

 

Это полный пакет программного обеспечения на основе графического интерфейса пользователя, включая Gamess-US, Molcas, Gaussian, MPQC, Molpro и т. д. Таким образом, он может выполнять различные задачи, связанные с вычислительной химией. Gabedit предоставит вам полную информацию различных видов анализа и имеет визуальный рендеринг.

Ключевые особенности Gabedit

• Этот набор инструментов поддерживает практически все основные форматы файлов, касающиеся химических данных.

• Он может отображать результаты анализа, полученные из различных программ химии в графическом виде.

• Инструменты визуализации данных имеют разные параметры настройки.

• Представленные графические данные могут быть анимированы и экспортированы в виде видеофайлов.

• Этот инструмент может читать орбитальные данные из файлов GENNBO.

• Он имеет встроенную поддержку для популярного программного обеспечения химии, NWChem.

Получить Gabedit

 

 

Comments

Open Babel

Этот инструмент с открытым исходным кодом химии может читать и редактировать файлы химических данных. Поскольку это совместный проект, публика может искать, преобразовывать, анализировать или хранить данные в этой программной системе. Open Babel может конвертировать многие форматы файлов, используемые в областях, связанных с молекулярным моделированием. Он имеет интерфейс командной строки и совместим с другим популярным программным обеспечением.

Ключевые особенности Open Babel

• Он имеет встроенные инструменты для преобразования файлов, а также поиска молекул.
• Этот инструмент поддерживает широкий спектр форматов файлов химических данных.
• Этот инструмент может автоматически распознавать импортированные типы файлов. Таким образом, вам не нужно определять их.
• Функция пакетного преобразования экономит время и повышает производительность.
• Он поддерживает все основные принципы молекулярной механики.
• Вы можете добавлять или вычитать водород для лучшего моделирования.

Open Babel

CP2K

CP2K - это бесплатное программное обеспечение для атомного моделирования с открытым исходным кодом. Он может моделировать материалы в различных состояниях, таких как твердое, жидкое, кристаллизованное и т. д. Он широко используется в различных областях науки, включая физику , химию и биологию . Это программное обеспечение Linux для химии может выполнять электронную структуру молекул в линейных и параллельных методах масштабирования. Он имеет модуль QUICKSTEP для выполнения различных методов ab initio.

Ключевые особенности CP2K

• Он использует технику DFT для вычислительного квантово-механического моделирования.
• Этот инструмент может определять энергию квантовой системы многих тел в стационарном состоянии методом Хартри-Фока.
• Он поддерживает несколько теорий второго порядка для расчета энергий и сил.
• CP2K может расширять свои функционалы плотности через функциональную библиотеку LibXC.
• Этот инструмент может рассчитывать энергию в одной точке, оптимизацию геометрии и частоту.

Получить CP2K

PyMOL

Как следует из названия, этот инструмент основан на языке Python. PyMOL использует OpenGL для визуализации молекулярной графики. Этот химический инструмент для Linux может выполнять визуализацию молекулярных данных в режиме реального времени. Он может генерировать потрясающие изображения и анимировать их. Этот инструмент доступен бесплатно по лицензии GPL. Он предоставляет простые в использовании API для использования в пользовательских приложениях.

Ключевые особенности PyMOL

• Поддерживает трехмерную визуализацию в реальном времени.
• Графическая библиотека OpenGL позволяет выполнять высококачественную публикацию стандартного рендеринга.
• PyMOL имеет обширный инструмент анимации для визуализации видео.
• Может использовать данные отражения для создания карт электронной плотности.
• Имеет несколько встроенных инструментов измерения, включая углы, расстояния и т. д.
• Может читать различные форматы файлов, включая .pze, .pzw, .pse.gz, .psw.gz и т. д.

 PyMOL

Авогадро

 

Avogadro - это продвинутый редактор и визуализатор молекул. Это кроссплатформенное программное обеспечение для химии Linux, которое используется еще в некоторых других областях, таких как физика, биология и материаловедение. Имеет продвинутый механизм рендеринга, который можно расширять с помощью системы плагинов. Ожидается, что в следующей версии этого инструмента появятся мощные скриптовые возможности для автоматизации задач.

Основные характеристики Avogadro

• Поддерживает различные потоки для задач рендеринга и вычислений.
• Инструмент имеет встроенную поддержку для кристаллографических элементарных ячеек.
• Может импортировать файлы из популярного программного обеспечения Open Babel.
• Разработчики могут расширить функциональность, используя его архитектуру плагинов.
• Имеет встроенный интерпретатор для написания скриптов на языке Python.
• Это отличная документация для своих API. Все API доступны публично.

Avogadro

NWChem

NWChem - это программное обеспечение ab initio для вычислительной химии. Этот химический инструмент может выполнять сложные вычисления в области молекулярной химии. Как и большинство других хороших исследовательских программ, он поддерживает параллельные вычислительные системы. NWChem - это масштабируемый инструмент, поэтому его можно использовать от домашних ПК до высокопроизводительных компьютерных сетей. Он использует принцип классической молекулярной динамики для моделирования химической структуры молекул.

Ключевые особенности NWChem

• Может обрабатывать вычисления как классическими, так и квантовыми методами.
• Высокопроизводительная функция масштабирования позволяет адаптировать его к кластеру из тысяч процессоров.
•  Он может определить волновую функцию и энергию квантовой системы многих тел в стационарном состоянии с помощью метода Хартри-Фока.
• NWChem поддерживает релятивистские поправки в вычислениях различными методами, включая Дугласа-Кролла, Дьялла-Дирака, спин-орбиту и т. д.
• Инструмент использует псевдопотенциалы и базисные наборы плоских волн для выполнения расчетов функциональной теории плотности.

 NWchem

MPQC

MPQC - это аббревиатура от исходного названия химического инструмента с открытым исходным кодом, названного программным обеспечением Massively Parallel Quantum Chemistry. Он может вычислить свойства молекул в методах квантовой химии. Основное внимание в этом инструменте уделяется методам электронной структуры многих тел, например, связанных кластеров. Текущая версия широко известна как MPQC4 и может работать на параллельной компьютерной системе.

Ключевые особенности MPQC

• Этот источник инструмента имеет объектно-ориентированный дизайн.
• MPQC поддерживает параллельную обработку, что увеличивает скорость вычислений.
• Имеет расширенный анализатор геометрии координат, встроенный в этот инструмент.
• Поддерживает как теорию Хартри-Фока, так и теорию функционала плотности для закрытых, неограниченных и общих ограниченных энергий и градиентов открытой оболочки.
• MPQC поддерживает различные методы для теорий второго порядка для энергий и градиентов.

MPQC

 

GAMESS

GAMESS - это программное обеспечение ab initio для молекулярной электронной структуры. Является неотъемлемой частью квантовой химии.  Может вычислять различные типы волновых функций. Разработчик разделил оригинальный код на две разные версии: GAMESS-US и GAMESS-UK. Есть несколько различий между этими двумя версиями, потому что обе они сильно изменены. Здесь я говорю о британской версии программного обеспечения.

Ключевые особенности GAMESS-UK

• Может работать с различными методами вычислений, такими как Direct SCF, Direct MP2 и Direct RPA.
• Это программное обеспечение включает в себя широкий спектр встроенных инструментов анализа, включая распределенный мультипольный анализ, анализ Natural Bond Orbital (NBO), анализ популяций Mulliken и Lowdin.
• Встроенные локальные и нелокальные псевдопотенциалы могут вычислять вторые производные энергии.
• Имеет встроенный CCP1GUI для просмотра скалярных и векторных данных, полученных в результате предварительной и последующей обработки.
• GAMESS может свободно работать в параллельной системе для повышения производительности.

GAMESS

---

 Psi4

Это инструмент химии Linux с открытым исходным кодом. В основном это программный пакет ab initio для квантовой химии. Этот инструмент может моделировать различные молекулярные свойства с высокой точностью. Написан на языке C ++. Пользователи имеют доступ к многочисленным методам квантовой химии с помощью встроенных численных методов и алгоритмов этого программного обеспечения. Усовершенствованный интерфейс Python этого инструмента позволяет пользователю писать свои процедуры для квантовых вычислений.

Ключевые особенности Psi4

• Имеет функцию распараллеливания с разделяемой памятью, которая позволяет использовать весь потенциал многоядерной машины.
• Пользователи могут автоматизировать задачи, используя встроенный командный модуль на основе Python.
• Этот инструмент может легко распознать и использовать самую большую абелеву подгруппу из группы молекулярных точек.
• Код этого инструмента сильно оптимизирован, так что он может выполнять высококоррелированное взаимодействие конфигурации.
• Может выполнять скалярные релятивистские коррекции наряду с некоторыми другими операциями.

Psi4

Tomviz

Tomviz - это популярный химический инструмент с открытым исходным кодом для Linux. В основном это инструмент для анализа томографических данных. Томография - это метод секционирования и визуализации конкретной вещи с помощью проникающей волны. Компьютерная томография является хорошим примером использования принципа томографии. Tomviz может визуализировать томографические данные в трехмерном виде. Он даже может использовать Python для пользовательских алгоритмов для анализа томографических данных.

Ключевые особенности Tomviz

• Он имеет красивый графический интерфейс для многих встроенных наборов инструментов рендеринга.
• Пользователи получают различные варианты настройки в настройках визуализации.
• Параметры настройки визуализации можно использовать в комбинации.
• Пользователи могут анимировать окончательный визуальный вывод. Они также могут сохранять как изображения или видео файлы.
• Собранные данные могут быть проанализированы с помощью пользовательских алгоритмов.
• Поддерживает большое количество форматов файлов для импорта и экспорта данных.

Tomviz

Итоговые мысли

Как видите, существует множество программ для химии Linux, созданных разными разработчиками. Каждая упаковка уникальна и имеет свое назначение. Для конкретной работы вы получите множество альтернативных инструментов. Некоторые инструменты являются уникальными в своем роде. Приведенный выше список составлен таким образом, что вы получите представление о том, какое программное обеспечение вам понадобится для вашей работы. Но всегда лучше опробовать максимальное количество программного обеспечения, чтобы удовлетворить предпочтение ваших требований. Если вы находите этот список полезным, не забудьте поделиться с коллегами. И, если ваш любимый инструмент отсутствует, я буду благодарен, если вы упомяните его в разделе комментариев.