نرم افزار LAMMPS

نرم افزار LAMMPS (لمپس) نرم افزاری برای شبیه سازی دینامیک مولکولی است. این نرم افزار می تواند بستری را فراهم کند تا بتوان نمونه های مختلفی را شبیه سازی کرد. نمونه ها از سیستم های اتمی و مولکولی گرفته تا انواع پروتئین ها و سیستم های زیستی را در بر می گیرد. نرم افرار لمپس قدرت بسیار بالایی در شبیه سازی سیستم هایی دارد که چند ذره هستند. محاسبات این نرم افزار بر اساس نظریه دینامیک مولکولی است.

نظریه دینامیک مولکولی در دهه 1950 فقط در فیزیک نظری کاربرد داشت تا این که بعدها در علم مواد و زیست مولکولی نیز استفده شد. تا جایی که می تواند سیستم های زیستی و مهندسی را شبیه سازی کند. از جمله ساختارهایی که می تواند با استفاده از نرم افزار لمپس، شبیه سازی شود، می توان به سیستم های پریودیک، مولکول های ارگانیک، پلیمرها، دی ان ای، پروتئین، فلزات، ذرات دانه بزرگ و ذراتی به شکل کرویو بیضی اشاره کرد.

ویژگی های نرم افزار لمپس

زبان برنامه نویسی در نرم افزار LAMMPS، سی پلاس پلاس بوده و به روی تمام سیستم های عامل موجود در بازار، می تواند اجرا شود. فقط در این زمینه، اجرای کدها توسط کامپایلرهای مخصوص خود، کافی است. این نرم افزار زیر نظر پروانه جی پی ال بوده و به طور رایگان دسترسی به کدها توسط آن امکان پذیر است. همچنین می توان کدها را دوباره تغییر داده و دوباره آن ها را منتشر کرد.

نقاط مثبت و مزیت های نرم افزار LAMMPS

از مزیت های نرم افزار لمپس می توان به توانایی اجرای موازی و سریال آن اشاره کرد. همچنین این نرم افزار می تواند به کمک جی پی یو اجرا شود. به عبارتی با داشتن جی پی یو یعنی هسته پردازش گرافیکی سیستم، می تواند محاسبات گرافیکی را انجام دهد. در نتیجه ی این مزیت، بار محاسباتی سی پی یو کم شده و انجام آن ها با سرعت بیشتری انجام می شود.

کارآمدی نرم افزار با استفاده از اجرای شبیه سازی ها با استفاده از فایل های ورودی بهتر می شود. چون به حالت متن باز است، کاربر می تواند به میزان بیشتری آن را توسعه دهد. همچنین در این نرم افزار می توان با استفاده از یک فایل ورودی، چند شبیه سازی را با هم انجام داده و این نرم افزار می تواند با نرم افزارهای دیگر جفت شود.

از مزیت های دیگر آن، پیش بینی حالت های مختلف شبیه سازی، داشتن مستندات آموزشی زیاد و به روز، کاربرد زیاد نتایج این نرم افزار و خروجی های آن در جایگاه های علمی و صنعتی و ... است.

نقاط منفی و معایب نرم افزار LAMMPS

یکی از معایب این نرم افزار این است که واسط کاربری گرافیکی ندارد و برای اجرا نیاز است که کاربر در محیط های متنی و دستورهای متنی، کار انجام دهد. نرم افزار لمپس نمی تواند تصویرهای متحرکی و دقیقی را در شبیه سازی مولکولی بسازد.  چون این نرم افزار می تواند تنها به تولید فایل های مختصات و اطلاعات خروجی بپردازد. برای این که تصاویر متحرک گرافیکی دقیقی تولید شود، نیاز به نرم افزارهای کمکی است.

یکی از معایب این نرم افزار عدم توانایی در تولید نمودارهای خروجی است. همچنین نمی تواند نیروهای اتمی و مولکولی را به طور خودکار، مشخص کند. کاربرد خود به انتخاب نیروهای بین اتمی در این نرم افزار می پردازد. البته شاید این موضوع به عنوان یک مزیت حساب شود، چون کاربر را در انتخاب نیروها و بررسی تاثیر هر کدام از آن ها در شبیه سازی، آزاد می گذارد.

خروجی های نرم افزار لمپس

نرم افزار لمپس می تواند به کمک بسته محاسباتی خود، ویژگی های ترمودینامیکی و دینامیکی سیستم های اتمی و مولکولی زیادی را با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی انجام دهد. از مهمترین خروجی هایی که حاصل اجرای بسته محاسباتی هستند می توان به لاگ فایل اشاره کرد که در بردارنده اطلاعات ترمودینامیکی سیستم شبیه سازی است. محاسبه مقدارهای انرژی، فشار، دما و ... سیستم شبیه سازی در هر زمانی نیز از خروجی های این نرم افزار است.

همچنین نرم افزار مذکور می تواند از ویژگی های ترمودینامیکی تک تک اتم ها و مولکول های شبیه سازی شده، میانگین فضایی و زمانی بگیرد. این نرم افزار از رفتار سیستم در بازه های زمانی شبیه سازی به شکل فرمت هایی چون CFG، DCD، XTC و XYZ، خرجی به شکل نمایش گرافیکی داشته باشد.