CPMD dla niewtajemniczonych

WCSS ma przyjemność zaprosić Państwa na szkolenie pt. Dynamika molekularna Cara-Parrinello dla niewtajemniczonych.

Termin: 16 czerwca 2014 (poniedziałek), godz. 10:00-16:00
Miejsce: sala 201, bud. D-21 PWr, Wrocław (Położenie WCSS)
Prowadzący: Aneta Jezierska-Mazzarello, Jarosław Jan Panek

Opis

Dynamika molekularna Cara-Parrinello (CPMD) to schemat dynamiki molekularnej oferujący dostęp do skali czasowej jedynie rzędu dziesiątek – setek pikosekund, ale pozbawiony wad klasycznych pól siłowych opartych na parametryzacji. CPMD umożliwia m.in. badania mechanizmów reakcji, struktury roztworów, zachowania się układów z wiązaniami wodorowymi. Szkolenie zapozna uczestników z podstawami teoretycznymi metody CPMD i jej przykładowymi zastosowaniami, a także przedstawi sposoby konstruowania danych wejściowych dla programu CPMD (www.cpmd.org), wizualizacji i analizy wyników (m.in. za pomocą programu VMD – www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/). Omówione zostanie też uruchamianie zadań CPMD na komputerach WCSS. Z uwagi na podstawowy charakter szkolenia, zagadnienia metod alternatywnych do CPMD (dynamika Borna-Oppenheimera), hybrydowych (QM/MM) oraz przyspieszających przeszukanie przestrzeni fazowej (np. metadynamika) zostaną jedynie zasygnalizowane, bez szczegółowego wprowadzenia. Podobnie pominięte zostaną zagadnienia kompilacji kodu CPMD, zbyt zależne od konkretnych ustawień superkomputera / klastra, którym dysponują użytkownicy.

Wymagania

Wskazana podstawowa znajomość pojęć chemii obliczeniowej (teoria DFT, bazy funkcyjne), doświadczenie w prostych obliczeniach kwantowo-chemicznych (np. z programem Gaussian), podstawy manipulacji plikami w systemie Linux. Uczestnicy warsztatów powinni przynieść laptopy. Należy samodzielnie zainstalować VMD oraz program do łączenia / transferu danych (dla linuxa typowe komendy ssh, sftp; dla Windows - mp. putty jako klient SSH, winscp jako klient SFTP) i przetestować łączenie z własnym kontem na klastrze Supernova. Wykładowcy udostępnią archiwum przykładów, które trzeba będzie pobrać i rozpakować (na razie nie jest dostępne). W sali są sieci WiFi: EDUROAM, WCSS-GOSCIE i WCSS-GOSCIE-PSK.

Materiały dla słuchaczy są dostępne jako plik /tmp/CPMD.zip klastra Supernova.

Program ramowy

W zależności od zainteresowania uczestników oraz ograniczeń czasowych zastrzegamy sobie możliwość zmian w programie – przesunięć lub rezygnacji z pewnych fragmentów.

Część seminaryjna 1

podstawy teoretyczne dynamiki CPMD: podobieństwa i różnice względem innych schematów dynamiki molekularnej
fale płaskie i pseudopotencjały
jak modelować fazę gazową, ciekłą i stałą?
kontrolowanie parametrów przebiegu dynamiki (np. termostatowanie)
czy tylko czyste DFT? (np. czy da się zastosować funkcjonały hybrydowe?)

Część warsztatowa 1

przygotowanie danych wejściowych: od współrzędnych atomowych do pliku wejściowego
uruchamianie obliczeń CPMD na komputerach WCSS

Część seminaryjna 2

zastosowania dynamiki CPMD: układy z wiązaniami wodorowymi
analiza wyników: parametry geometryczne, sygnatury oscylacyjne
dalsze kroki w świat dynamiki – QM/MM, powierzchnie energii swobodnej (metadynamika, dynamika z więzami - krótkie zasygnalizowanie problemu)

Część warsztatowa 2

analiza przykładowych trajektorii CPMD: parametry strukturalne, widma oscylacyjne, wizualizacja trajektorii (program VMD)