'''MDANSE''' (Молекулярно-динамический анализ нейтронов
Scattering Experiments) — бесплатная программа с открытым исходным кодом
Python (язык программирования)|Пакет программного обеспечения Python
для анализа траекторий молекулярной динамики (МД) и
вычисление наблюдаемых, которые можно напрямую сравнить с
эксперименты по рассеянию нейтронов.
Это преемник nMOLDYN, разработанный на основе
1995 по 2022 год.
== История ==
=== МОЛДЫН (1983) ===
MOLDYN — это программа на языке FORTRAN 77, написанная DJ Craik,
С. Кумар и Д.Е. Леви, опубликованная в 1983 году для
вычислительная ЯМР-спектроскопия|Спин-релаксация ЯМР
параметры молекулярной динамики
модели.
Его основная функция — оценка времени
корреляционные функции от траекторий МД и
сравнение их со спектроскопическими данными — установлено
шаблон, который позже применили nMOLDYN и MDANSE
к рассеянию нейтронов.
=== nMOLDYN (1995–2022) ===
nMOLDYN был создан Джеральдом Кнеллером, Фолькером Кайнером,
Мейнхард Кнеллер и Маттиас Шиллер на
Центр молекулярной биофизики CNRS в Орлеане,
Франция, впервые опубликовано в 1995 году.
В названии к MOLDYN добавляется приставка «н» (от нейтрона).
В программе предусмотрена интерактивная оболочка для вычислений
Временные корреляционные функции, ориентированные на рассеяние нейтронов
из траекторий МД с использованием быстрого преобразования Фурье|БПФ
алгоритмы повсюду.
В 2003 году Томаш Рог, Кшиштоф Мурзин, Конрад Хинсен и
Джеральд Неллер переписал nMOLDYN в
Python (язык программирования)|Python, расширяющий
его масштаб и добавление графического пользовательского интерфейса
(графический интерфейс).
Эта версия основана на версии Хинсена
Инструментарий молекулярного моделирования (MMTK) для траектории
обработка и хранение данных в формате NetCDF.
В 2012 году Хинсен, Эрик Пеллегрини, Славомир Стахура и
Кнеллер выпустил nMoldyn 3, в котором появилось таск-фарминг
распараллеливание для многоядерных настольных компьютеров и распределенной памяти
кластеры.
Финальный релиз nMOLDYN 3, версия 3.0.12,
появился в августе 2022 года; проект сейчас в
статус «только обслуживание», все еще доступен по адресу
GitHub.
Из-за зависимости от Python 2 и MMTK
библиотеки, портирование nMOLDYN на Python 3 не проводилось
его первоначальные авторы.
=== МДАНСЕ (2017 – настоящее время) ===
MDANSE выросла из nMOLDYN на
Институт Лауэ-Ланжевена (ILL) в Гренобле, Франция.
Гаэль Горе, Башир Аун и Эрик Пеллегрини опубликовали первое описание
в 2017 году.
Затем разработка перешла на
Источник нейтронов и мюонов ISIS (STFC, Великобритания),
которая поддерживает проект совместно с ILL.
Версии до 1.5.2 (апрель 2021 г.) были основаны на Python 2.
A major rewrite targeting Python 3 was released as
MDANSE 2.0.0 в апреле 2024 г.
== Возможности ==
MDANSE принимает траектории MD из широкого диапазона
коды моделирования, в том числе
GROMACS, LAMMPS, CASTEP, VASP, CP2K,
DL_POLY, CHARMM, NAMD и другие,
конвертируем их в формат HDF5;
вывод можно дополнительно экспортировать в виде обычного текста.
Программное обеспечение рассчитывает более 40 молекулярных свойств
сгруппированы в пять категорий:
; Рассеяние
: Когерентные и некогерентные промежуточные функции рассеяния I(Q,τ)
: коэффициенты динамической структуры S(Q,ω)
: коэффициенты упругой некогерентной структуры (EISF)
: функции Ван Хова
: факторы статической структуры
; Динамика
: Функции автокорреляции скорости
: плотность состояний
: среднеквадратичные перемещения (MSD)
: автокорреляционные функции угловой скорости
: реориентационные корреляционные функции
: функции памяти
; Структура
: Функции радиального распределения
: координационные номера
: карты пространственной плотности
; Термодинамика
: Распределение кинетической и потенциальной энергии
; Инфракрасный
: ИК-спектры поглощения, полученные на основе дипольных автокорреляционных функций
Отдельный пакет PyPI, MDANSE_GUI, предоставляет
интерактивный графический интерфейс, поддерживающий работу
несколько анализов одновременно и визуализация результатов
в рамках одного сеанса.
MDANSE также можно запускать из сценариев Python без
графический интерфейс.
== Реализация ==
MDANSE полностью написан на Python и распространяется
через PyPI (
Код: Выделить всё
pip install MDANSEОн использует NumPy, SciPy и h5py для
числовая работа и хранение траекторий, а также использование
MDAnaанализ, ASE и mdtraj в качестве дополнительных серверных компонентов
для преобразования траектории.
Исходное распараллеливание MPI, унаследованное от
nMOLDYN 3 остался в серии 1.x.
Серия 2.x, для которой требуется Python 3.10 или новее,
представила обновленную внутреннюю архитектуру,
новый интерфейс печати и настройки на основе TOML.
== Сопутствующее программное обеспечение ==
MDANSE и nMOLDYN разделяют научную сферу
с несколькими другими программами.
Sassena — инструмент C++/MPI, оптимизированный для
петамасштабные параллельные вычисления рентгеновских лучей и нейтронов
рассеяние от очень больших траекторий МД.
LiquidLib предоставляет аналогичные расчеты рассеяния
в среде Python.
VMD, MDAnaанализ и TRAVIS являются универсальными
Пакеты MD-анализа, которые также вычисляют некоторые
величины, важные для рассеяния.
Крейк, диджей; Кумар, С.; Леви, DE (1983).
«МОЛДЫН: Обобщенная программа оценки
Модели молекулярной динамики с использованием ядерного магнитного поля
Данные резонансной спиновой релаксации».
''Журнал химической информации и компьютерных наук''.
'''23''': 30–38.
Кнеллер, Г. Р.; Кейнер, В.;
Кнеллер, М.; Шиллер, М. (1995).
"nMOLDYN: Пакет программ для рассеяния нейтронов
ориентированный анализ моделирования молекулярной динамики".
«Компьютерная физика».
'''91''' (1–3): 191–214.
doi:10.1016/0010-4655(95)00048-K
Рог, Т.; Мурзин, К.; Хинсен, К.;
Кнеллер, Г. Р. (2003).
"nMoldyn: Пакет программ для рассеяния нейтронов
ориентированный анализ молекулярно-динамического моделирования».
''Журнал вычислительной химии''.
'''24''' (5): 657–667.
doi:10.1002/jcc.10243
Хинсен, К.; Пеллегрини, Э.;
Стахура, С.; Кнеллер, Г. Р. (2012).
"nMoldyn 3: Использование фермерства задач для параллельной работы
спектроскопически-ориентированный анализ молекулярной динамики
симуляции".
''Журнал вычислительной химии''.
'''33''' (25): 2043–2048 гг.
doi:10.1002/jcc.23035
Горет, Г.; Аун, Б.;
Пеллегрини, Э. (2017).
«MDANSE: среда интерактивного анализа для
Молекулярно-динамическое моделирование».
«Журнал химической информации и моделирования».
'''57''' (1): 1–5.
doi:10.1021/acs.jcim.6b00571
Хинсен, К. (2019).
«Как справиться с коллапсом программного обеспечения».
«Компьютерные технологии в науке и технике».
'''21''' (3): 104–108.
doi:10.1109/MCSE.2019.2900945
Хинсен, К. nMOLDYN3. Гитхаб.
https://github.com/khinsen/nMOLDYN3
Проверено 6 мая 2026 г.
ISISNeutronMuon/MDANSE. Гитхаб.
https://github.com/ISISNeutronMuon/MDANSE
Проверено 6 мая 2026 г.
Программное обеспечение для вычислительной химии
Бесплатное научное программное обеспечение
Программное обеспечение для молекулярной динамики
Рассеяние нейтронов
Программное обеспечение Python (язык программирования)
Подробнее: https://en.wikipedia.org/wiki/MDANSE