Student World

Na internetových stránkách existují stovky odkazů na výrobce programů pro chemické simulace. Mnozí z těchto výrobců dokonce vyvíjejí tyto programy přímo "na míru" pro každého konkrétního zákazníka. Další producenti těchto užitečných nástrojů se rekrutují z oblastí vysokých škol, univerzit a v neposlední řadě to jsou i vývojové týmy velkých chemických koncernů, které se pochopitelně zabývají především vývojem určeným pro vlastní potřebu.
Uvádím zde (spíše pro představu komplexní přehled by byl výrazně nad rámec tohoto článku) několik zajímavých produktů od firem podnikajících v tomto oboru. Internetové adresy zde neuvádím z důvodů jejich neustálých změn. V případě zájmu o konkrétní produkt je nejlepším řešením najít si jeho aktuální umístění pomocí některé z četných vyhledávacích služeb.
AMBER (Assisted Model Building using Energy Refinement) je soubor programů pro molekulární dynamiku a simulace. Uplatnění nachází hlavně v oblastech analýzy vlastností proteinů a nukleových kyselin.
Cerius2 je softwarové prostředí navržené pro usnadnění chemické počítačové simulace. S pomocí produktu Cerius 2, jsou vědci při výzkumech schopni určovat kritické vlastnosti látek. Uživatelé produktu si mohou snadno představit struktury chemických systémů a předpovídat jejich vlastnosti a chování. Prostředí programu Cerius 2 v sobě obsahuje moduly pro návrh a vývoj, simulační a vizualizační prostředky. Program obsahuje také součásti pro modelování biopolymerů.
Program Cerius2 ESOCS umí provádět přesné teoretické výpočty na řadě soustav pevných látek (kovy, polovodiče apod.). Výrobcem produktu Cerius 2 je společnost Molecular Simulations (http://www.msi.com).
gOpenMol. Nově je k dispozici první verze programu gOpenMol, který je určen pro zobrazování a analýzu molekulárních systémů. Program je volně dostupný pro každého zájemce bez časového omezení. Program by mělo být možné stáhnout na adrese http://laaksonen.csc.fi/gopenmol/gopenmol.html.
Gaussian. Velmi zajímavým programem je Gaussian 98 od stejnojmenné společnosti. Tento produkt je používán spolu s výkonnými pracovními stanicemi SGI Origin2000. Gaussian 98 slouží pro simulování velkého množství chemických analýz a díky svým schopnostem pomáhá chemikům při objevování nových chladiv, které nemají nežádoucí účinky na ozónovou vrstu, efektivnějších a účinnějších léčiv…
První verze Gaussianu byla publikována v roce 1970 profesorem Johnem A. Peoplem, renomovaným teoretickým chemikem. Za svoji činnost byl profesor People v roce 1998 odměněn Nobelovou cenou za chemii.
GROMACS 1.3. GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulation) je komplet nástrojů pro molekulární analýzu. Obsahuje velké množství pomocných nástrojů, např. tzv. "prohlížeč trajektorií", což je nástroj pro analýzu systémů, v nichž hraje význam neuspořádaný pohyb molekul. Produkt mohou volně využívat akademické instituce.
MD-Display je produkt, který umožňuje vytváření plnobarevných animovaných sekvencí dat produkovaných při simulaci molekulární dynamiky. Za pomoci myši a klávesnice je možno provádět libovolnou rotaci, změnu měřítka a pohyb objektu. Další nástroje pak umožňují vytvoření "stereo" prostoru a kontrolu vlastností animace (rychlost a směr). Uživatel pak může během vlastní animace sledovat vzdálenosti, úhly a natočení objektů. Další zobrazovací volby pak umožňují pozorování frekvencí a trajektorií v reálném čase.
MOIL-View je program určený pro analýzu a vizualizaci molekulárních struktur a dynamiky. Je určen především pro pracovní stanice typu IBM RS/6000 a SGI.
Zajímavý je také projekt simulace chemické kinetiky, který vznikal ve výzkumném středisku IBM v Almademu v San José. Jeho cílem bylo porozumění mechanizmu chemických reakcí v oblasti anorganických a polymerových tenkých filmů. Vytvořením modelu a následnými experimenty byly učiněny významné poznatky, které se s úspěchem zavedly do výroby.

Pro úspěšný chod simulačních programů potřebujeme samozřejmě i vhodné technické zázemí. Rozsah použitelných technologií je velmi široký, záleží pouze na náročnosti řešených úloh. Je třeba si uvědomit, že většina simulačních programů je zalo žena na matematických modelech a při vlastním běhu simulačního procesu (mnohdy v reálném čase) je vykonáváno obrovské množství dílčích výpočtů, které nemalou měrou zatěžují systém.
S rostoucím množstvím zpracovávaných informací prudce rostou požadavky na celkový výpočetní výkon systému. U jednoduchých simulací si tedy vystačíme se standardním počítačem třídy PC, Apple apod. Pro řešení náročných úloh pak přicházejí ke slovu výkonné paralelní víceprocesorové systémy.
Existuje několik typů architektur paralelních počítačů. Mezi nejrozšířenější patří systémy SMP (Symetric Multi Processing). O překonání některých omezení systémů SMP se snaží architektura MPP (Massive Paralel Processing). Poměrně novou je na tomto poli technologie NUMA (NonUniform Memory Acces). Dalším možným východiskem je vzájemná kombinace uvedených typů.
Vývojem a výrobou superpočítačových systémů se zabývá celá řada firem. Za všechny můžeme jmenovat např. Intel, Silicon Graphics, Sun Microsystems, Hewlett-Packard, IBM atd.

autor Dagmar Vašinová