Информация о ПК Kvazar

«Kvazar» - открытый многопроцессорный программный комплекс молекулярного моделирования, сочетающий преимущества наиболее успешных современных пакетов молекулярного моделирования (поддержка высокопроизводительных вычислений, кроссплатформенный графический интерфейс, большое разнообразие теоретических методов и подходов), но вместе с тем обладающий гибкой, легко модифицируемой архитектурой.

https://www.sgu.ru/structure/nano-bio/modelling/mathematicalsimulation/proekt-kvazar

Возможности программного комплекса

Программный комплекс «Kvazar» содержит широкий набор инструментов, позволяющих исследователю решать конкретную научную задачу на всех её этапах: проектирование геометрии исследуемых объектов; задание периодических граничных и внешних условий; проведение численных экспериментов с помощью различных математических моделей; сохранение и визуализация полученных результатов. Указанные инструменты комплекса ориентированы как на использование многопроцессорных систем, так и работу на персональном компьютере.

Разрабатываемый комплекс молекулярного моделирования предназначен для решения широкого класса задач биофизики, медицины и наноэлектроники:

1. расчёт эмиссионных, электронно-энергетических и прочностных характеристик углеродных наноструктур, включая бездефектные однослойные и многослойные нанотрубки, графен и его модификации, нанотрубки сложной формы, фуллерены, композитные материалы, с целью создания на их основе моделей более совершенных модификаций электронных наноустройств;
2. расчет электропроводности и теплопроводности наноструктур и биосистем с целью создания на их основе высокочувствительных сенсорных устройств;
3. моделирование физико-химических процессов в интиме артерий на атомно-молекулярно-клеточном уровне с целью выявления механизма проникновения липопротеинов в межэндотелиальное пространство;
4. моделирование процессов транспортировки органических и неорганических молекул на графене с целью выявления оптимального способа управления их перемещением;
5. моделирование процессов взаимодействия составных компонентов молекулярных комплексов из биомолекул и углеродных наноструктур с целью разработки на их основе новых устройств биоэлектроники;
6. моделирование процессов самосборки биомакромолекул с целью развития современных технологий получения бионаноматериалов.

В данном комплексе реализованы классические подходы молекулярного моделирования, оригинальные математические модели и новые модификации уже существующих методов математического моделирования для решения описанных выше задач:

• классическая молекулярная динамика с алгоритмами термостатов Берендсена и Нозе-Гувера
• модифицированный молекулярно-механический метод на основе потенциала Бреннера;
• молекулярно-механический метод на основе потенциала REBO;
• молекулярно-механический метода на основе потенциала AIRBEO;
• адаптированный квантово-химический метод сильной связи для исследования электронных и механических свойств углеродных наноструктур;
• гибридная математическая модель QM/MM (квантовая механика/молекулярная механика) с оригинальным алгоритмом определения границ активной области, основанном на расчете локальных напряжений атомной сетки;
• оригинальная методика расчета локальных напряжений атомной сетки
• крупнозернистая модель с использованием силового поля MARTINI.
• классический молекулярно-механический метод с использованием потенциала AMBER .

Разрабатываемый программный комплекс ориентирован на использование гибридной параллельной архитектуры, сочетающей различные технологии параллельного программирования (MPI) и различные типы вычислителей (ЦПУ и ГПУ), что позволяет в несколько раз сократить время моделирования физико-химических процессов на атомарно-молекулярном уровне.

Результаты опробации методов и подходов, реализуемых в програмном  комплексе Kvazar, представлены в следующих основных публикациях научной группы: http://nanokvazar.ru/osnovnye-publikatsii