Python中的分子动力学模拟答案

【问题标题】：Simulation of molecular dynamics in PythonPython中的分子动力学模拟
【发布时间】：2011-01-23 01:03:50
【问题描述】：

我正在寻找一个 python 包，我可以用它来模拟非平衡情况下的分子动力学。我需要一个能够以主要动力学理论方式处理大量分子的设置，并且可以处理存在的固体表面。关于表面，我需要能够创建任意形状并监控由分子作用产生的压力和其他变量。或者，如果我有可以处理它的分子，我可以自己添加表面部分。

有谁知道任何可能适合的软件包？

【问题讨论】：

这用于模拟表面周围的气体流动，而不是用于生物学。基本上是在系统中寻找各种表面和其他分子的弹性碰撞，以查看表面的存在对流动有什么影响。不平衡，因为表面的不同侧面处于不同的温度、压力等。
还有流动对表面的影响，如果气体给它们足够的冲击力，表面可能会移动。

标签： python packages simulation physics kinematics

【解决方案1】：

以下程序可用于运行 MD 模拟：

以下 Python 包可用于准备和分析 MD 轨迹：

MDtraj 和 OMNIA 生态系统
MDAnalysis
ProDy
MMTK

【讨论】：

【解决方案2】：

我建议使用分子动力学软件来运行像 Gromacs 这样的 MD 模拟。该软件针对该特定目的进行了高度优化。您还可以在 GPU 上运行，您将能够在更短的时间内运行更大的系统。

之后，您只需使用生成的轨迹使用 python 包运行分析。

mdtraj pmx

【讨论】：

【解决方案3】：

另一个通用模拟框架是我自己的GarlicSim。你可以试试。如果你是认真的，我可以帮你搞定一个 simpack。

【讨论】：

【解决方案4】：

Lampps 和 gromacs 是两个众所周知的分子动力学代码。这些代码都有一些基于 python 的包装器的东西，但我不确定包装器暴露了多少功能。它们可能无法让您对模拟进行足够的控制。

谷歌搜索“GromacsWrapper”或谷歌搜索“lammps”和“pizza.py”

数字材料和 ASE 是两种分子动力学代码，具有很多功能，但我上次查看时，它们都相当专业。他们可能不允许你使用你想要的力量潜力

谷歌搜索“数字材料”和“康奈尔”或谷歌搜索“ase”和 dtu

MJV 注释：正常的 MD 代码一次采用一个时间步长，并且它们在每个时间步长中移动所有粒子。大部分时间都花在计算每个原子上的总力上。这涉及迭代相邻原子对的列表。我认为最好的想法是在 c++ 或 fortran 中进行力计算和更多基础知识，然后在 python 中包装该功能。（但看看使用 numpy 矩阵能走多远可能会很有趣）

【讨论】：

【解决方案5】：

我第二次使用 MMTK，但请看一下 VMD，这是我所知道的最好的 MD 软件，并且是 Python 可编写脚本的（除了 Tk）。有关示例和教程，请参阅 this。

【讨论】：

VMD 更适用于生物系统。我已经澄清了我在寻找什么。
VMD 是可视化包，不是模拟包。
@JoshAdel 严格来说，VMD 有 NAMD（负责 MD）的接口，它是 VMD 的默认扩展。

【解决方案6】：

你考虑过SimPy吗？ SimPy 是一个相当通用的离散事件模拟包，但可以切实满足您的需求。

更好的是Molecular Modelling ToolKit (MMTK) 似乎更专业...

我都没有使用过，但这听起来很有趣。 Python 作为一门语言，似乎在模拟软件中处于优势地位，人们可以通过脚本编写模型的具体细节，同时依赖于所有常见逻辑的框架，例如调度、可视化、监控等。当提供与生物学模型相称的代理数量时，此类工具包的扩展性如何（顺便说一句，这有多“大”？）

【讨论】：

生物制剂的数量充其量往往是数百万，但大规模的化学工程问题可能更大。

【解决方案7】：

我不知道这些程序是否具备您需要的所有功能，但在 kde 程序中有 avogadro，我认为它是可扩展的，而且由于它是开源的，您可以用它做任何事情。 http://www.kde-apps.org/content/show.php/Avogadro?content=59521

我的一个朋友真的很先进和编程

【讨论】：