رفتن به مطلب
Mohammad Aref

نرم افزار Lammps

پست های پیشنهاد شده

این نرم افزار با در اختیار داشتن میدان نیروهای (Force Field) متنوع فراهم کننده ی بستری مناسب برای شبیه سازی نمونه های مختلف از سیستم های اتمی و مولکولی گرفته تا انواع پروتئین ها و سیستم های زیستی می باشد. از مهمترین ویژگی های این نرم افزار می توان به توان بالای آن در شبیه سازی سیستم های پر ذره اشاره کرد. این بسته ی محاسباتی بر اساس نظریه ی دینامیک مولکولی کار می کند که در ابتدا در فیزیک نظری در دهه 1950 استفاده شد اما امروزه با گسترش حیطه کاربرد آن در علم مواد و زیست مولکولی نیز بکار می رود و قابلیت شبیه سازی سیستم های زیستی و مهندسی را دارا می باشد.

 

در مورد ساختارهای شبیه سازی شده با استفاده از این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

  • سیستم های پریودیک (کریستال ها)
  • ذرات درشت دانه
  • مولکول های ارگانیک
  • فلزات
  • پلیمرها
  • DNA
  • پروتئین
  • ذرات کروی و بیضی گون با اندازه ی معین
  • ...

 

ویژگی های فنی نرم افزار:

زبان برنامه نویسی: C++

سیستم عامل اجرایی: بر روی تمام سیستم عامل های موجود در بازار قابل اجرا می باشد و تنها کافیست کدها توسط کامپایلر های مخصوص خود اجرا گردند.

لایسنس: تحت پروانه GPL که از زیر مجموعه پروانه های فرهنگ گنو/لینوکس منتشر شده است به این معنی که دسترسی به کدها رایگان بوده و امکان تغییر کدها و انتشار دوباره آن مجاز و قانونی می باشد.

 

نقاط مثبت نرم افزار:

1- قابلیت اجرا به صورت موازی و سریال (روش معمولی).

2- قابلیت اجرا بر روی GPU ها: GPU به معنی هسته پردازش گرافیکی سیستم می باشد و انجام محاسبات گرافیکی بر عهده ی آن می باشد که این قابلیت موجب کم شدن بار محاسباتی CPU شده و محاسبات سریع تر صورت می پذیرد.

3- اجرای شبیه سازی ها با فایل های Input: این قابلیت به گونه ای موجب کارآمدی و انعطاف نرم افزار گردیده است.

4- متن باز.

5- قابلیت اجرای چند شبیه سازی به وسیله ی یک فایل Input.

6- قابلیت توسعه پذیری بالا.

7- امکان جفت شدن با سایر نرم افزارها.

8- پیش بینی حالت های مختلف شبیه سازی و پختگی کتابخانه های ویژه.

9- مستندات آموزشی و توسعه نرم افزاری کامل و به روز.

10- کاربرد پذیری بالا و خروجی های قابل قبول در جایگاههای مختلف.

 

نقاط منفی نرم افزار:

1- نداشتن واسط کاربری گرافیکی: برای اجرای نرم افزار نیاز به کار در محیط های متنی و دستورهای متنی داریم.

2- ناتوانی در تولید تصاویر گرافیکی متحرک در شبیه سازی های دینامیک مولکولی: نرم افزار لمپس در حقیقت فقط فایل های مختصات و اطلاعات خروجی را تولید کرده و برای ایجاد تصاویر گرافیکی متحرک به نرم افزارهای کمکی از قبیل VMD نیاز داریم که در ادامه این نرم افزار معرفی و توضیح داده خواهد شد.

3- ناتوانی در تولید نمودارهای اطلاعات خروجی.

4- ناتوانی در تعیین خودکار نیروهای اتمی و مولکولی: در شبیه سازی ها نیاز است که نیروها توسط کاربر تعیین شوند. البته این مسئله به نوعی موجب انعطاف در شبیه سازی شده و موجب آزاد گذاشتن شبیه ساز در انتخاب نیروها و بررسی اثر گذاری خاص آن نیرو شده است.

 

نمونه های زیر با نرم افزارهای Visualation به حالت گرافیکی در آمده اند:

q95h5fy2ptu9bhjttps5.png

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

خروجی های نرم افزار:

با استفاده از شبیه سازی های انجام شده توسط این بسته ی محاسباتی می توان بسیاری از ویژگی های ترمودینامیکی و کلاسیکی سیستم های مورد بررسی را بدست آورد. تعدادی از مهمترین خروجی های حاصل از اجرای بسته ی محاسباتی لمپس که با استفاده از آن می توان خواص مکانیکی و ترمودینامیکی مختلفی از سیستم شبیه سازی شده را محاسبه نمود را در زیر فهرست کرده ایم:

 

1- Log file شامل اطلاعات ترمودینامیکی سیستم شبیه سازی شده.

2- خروجی از مکان و سرعت هریک از اتم های شبیه سازی شده در هر لحظه دلخواه از زمان شبیه سازی شده.

3- نمایش مقادیر انرژی، دما، فشار و ... سیستم شبیه سازی شده.

4- میانگین گیری فضایی و زمانی از مشخصات تک تک اتم ها.

5- ارائه خروجی قابل نمایش گرافیکی از رفتار سیستم در بازه های زمانی شبیه سازی در فرمت هایی مختلف از قبیل XYZ, XTC, DCD, CFG.

و ...

 

قواعد کلی کدنویسی لمپس

چند نکته اساسی در مورد کلیه کدهای لمپس:

 

- هر خط غیر خالی به عنوان یک خط کد با معنا توسط لمپس شناخته می شود.

- دستورهای لمپس Case Sensitive هستند، بدین معنی که به بزرگ و کوچکی حروف حساس اند.

- حروف بزرگ (Upper-Case) برای نوشتن نام ها و آی دی ها استفاده می شوند.

- خط هایی از کد که با کاراکتر # شروع می شوند به عنوان توضیحات فرض می شوند و اجرا نخواهند شد و فقط به شبیه ساز در مورد کدها کمک می کنند.

 

ساختمان کدهای ورودی:

کدهای ورودی لمپس به صورت عمومی(پیشفرض) دارای 4 قسمت است:

 

1- قالب بندی (Initialization)

2- معرفی اتم ها و مولکول ها (Atom Definition)

3- تنظیمات و پیکربندی ها (Settings)

4- کدهای اجرایی (Run a Simulation)

 

دو بخش پایانی می توانند در یک کد به طور مکرر تکرار شوند. یعنی می توان با پیکربندی خاصی یک بار کد را اجرا نمود و سپس در ادامه ی کد پس از اعمال تغییرات موردنظر دوباره کدها را اجرا کرد و این روند می تواند به طور متوالی تکرار شده و نتایج خروجی با هم مقایسه شوند. در ادامه به طور خلاصه به تشریح هر کدام از 4 بخش فوق خواهیم پرداخت.

 

قالب بندی:

در این بخش پارامترهایی تنظیم خواهد شد که نیاز است قبل از تعریف اتم ها و مولکول ها یا خواندن فایل های ورودی، برای سیستم تعریف شده باشند. مهمترین دستورهای مرتبط با این بخش عبارتند از:

skw35cyqr4dm3qhot8s9.png

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

معرفی اتم ها و مولکول ها:

برای معرفی اتم ها و مولکول ها در لمپس 3 روش در دسترس است:

 

1- خواندن اطلاعات ورودی از فایل های دیتا و ریستارت با دستورهای read_data و read_restart. در این فایل ها می توان ترکیب های مولکولی و ساختارهای مختلف را در شبیه سازی ها وارد نمود.

2- تعریف مستقیم اتم ها و شبکه های اتمی (بدون پیوندهای اتمی پیشفرض) با استفاده از دستورهای create_atom, create_box, region, lattice.

3- ترکیبی از دو روش بالا برای شبیه سازی های بزرگ و پیچیده (به کمک تکرار دستورهای دو شیوه ی فوق).

 

تنظیمات و پیکربندی ها:

پس از تعریف اتم ها و ساختارهای مولکولی حال سیستم آماده است تا پیکربندی های مختلفی بر آن اعمال شود. مانند حوزه و ضریب نیروهای بین مولکولی، پارامترهای اجرایی شبیه سازی، قواعد خروجی های شبیه سازی و ... . در ادامه به بخشی از تنظیمات قابل تعریف برای سیستم های شبیه سازی اشاره می کنیم:

 

- ضریب و حوزه تاثیر نیروهای بین اتمی و مولکولی با دستورهای زیر قابل تنظیم اند.

ybrasa69grvybd3shp5.png

 

- پارامترهای مختلف شبیه سازی با دستورهای زیر تنظیم می شوند:

oo07bqs7pkvdrkx4tbml.png

 

استفاده از دستورهای fix برای اعمال کردن ویژگی های مختلف اعم از حالت ها و شرایط مرزی، یکپارچگی زمان و ... .

 

- ویژگی های خروجی نیز با دستورهای زیر قابل تنظیم هستند:

6imsofrduso9ed4nc1cd.png

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

کدهای اجرایی:

شبیه سازی مولکولی با استفاده از دستور run در لمپس اجرا می شود و دیگر کدهای مربوط به اجرای موازی(Parallel) در این بخش قرار می گیرند.

 

- دستورهای ذکر شده ی بالا تنها بخش کوچکی از کل دستورهای قابل اعمال و اجرا در لمپس هستند به همین دلیل نیاز است که برای آشنا شدن کامل با دستورهای لمپس به Manual این نرم افزار رجوع شود.

 

نحوه نوشتن یک فایل ورودی:

در حالت کلی input file ورودی در لمپس باید دارای بخش های کلی زیر باشد:

y4q64f6qo4v19qaymm.png

 

تحلیل نمونه کد شبیه سازی دینامیک مولکولی در لمپس:

 

قالب بندی:

cu2zr9ajz0eu3a1lvo.png

 

معرفی اتم ها و مولکول ها:

7qtjkw7shbaz8qip4ub9.png

 

تنظیمات و پیکربندی ها:

li49tfh60gx4g81sx7.png

 

نمایش خروجی ها:

83ee5f4m0wf8rrzhti7m.png

 

نصب نرم افزار لمپس در محیط ویندوز (تمامی نسخه ها)

پس از دانلود نسخه ی نرم افزار متناسب با رایانه خود ( نسخه های 32 یا 64 بیتی) از سایت

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
ویا صفحه ی اینترنتی

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
، فایل زیپ دریافت شده را باز کرده و با دابل کلیک بر روی فایل اجرایی (.exe) و زدن گزینه های yes و Install نرم افزار بر روی سیستم شما نصب می گردد.

p2sndu2ocllxl0813wvx.png

 

foazykjpduuvwvpw398.png

 

پس از نصب نرم افزار آیکون زیر در قسمت برنامه های نصب شده ویندوز قابل مشاهده خواهد بود:

ipd0xmfgv4pb583ura4n.png

 

چگونگی اجرای فایل متنی به کمک لمپس در ویندوز (تمامی نسخه ها):

دستور cmd را در قسمت run ویندوز اجرا می کنیم.

3c057nlujfrpch6xh0nl.jpg

 

9o5360fy7ytcqe48ivh9.jpg

 

به مسیر موردنظر که فایل متنی به همراه فایل اجرایی در آن قرار داده شده است می رویم.

vfhyqdm4pk6fyc5lbab.jpg

 

دستور "lmp_serial –in "input file name را اجرا می نماییم.

i1khgstne98tgows0rl1.jpg

 

kiexohax667d9wii0l1.jpg

 

خروجی ها در فایلی به نام log file ذخیره می شوند.

289govvhbvv21o6aqeq.jpg

 

lmp_win_no-mpi نام فایل اجرایی نرم افزار لمپس می باشد که شبیه ساز می تواند به اختیار خود نام آن را تغییر دهد.

 

"input file name.txt" نام فایل کدهای ورودی لمپس می باشد که می تواند نام دیگری نیز داشته باشد.

 

در صورت علاقمندی به مشاهده ی گرافیکی سیستم شبیه سازی شده باید دستوری تحت عنوان dump را در فایل ورودی اعمال کرده که این دستور همانطور که در شکل بالا مشاهده می شود موجب ایجاد فایلی جدید با عنوان dump می گردد که با وارد کردن این فایل در ورودی نرم افزارهایی همچون VMD و OVITO و ... می توان تصاویر گرافیکی از سیستم شبیه سازی شده ساخت که در ادامه در مورد این نرم افزارهای کمکی صحبت خواهیم نمود.

 

نصب نرم افزار لمپس در محیط لینوکس(اوبنتو)

برای نصب نرم افزار لمپس در ترمینال محیط لینوکس دستورهای زیر باید به ترتیب تایپ و اجرا گردند:

 

sudo add-apt-repository ppa:gladky-anton/lammps

sudo apt-get update

sudo apt-get install lammps-daily

sudo apt-get update

sudo apt-get install lammps-daily-doc

 

برای پاک کردن نرم افزار لمپس هم باید دستور زیر در ترمینال لینوکس اجرا گردد:

 

sudo apt-get remove lammps-daily

اجرای نرم افزار لمپس در محیط لینوکس(اوبنتو)

 

اجرای نرم افزار لمپس با باز کردن ترمینال لینوکس و با استفاده از دستور زیر امکان پذیر است:

 

"lammps-daily

 

منبع: لمپس دات آی آر

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...