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cenwanglai荣誉版主 (知名作家)
老和山猥琐派九段
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[交流]
To ChemiAndy:关于模拟的若干问题已有3人参与
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尊敬的ChemiAndy： 你回复我的和其它虫友的关于分子模拟的帖子，对我很有启发——有些告诉我了我不知道的知识、有些则加强了我的认识。你，和很多其它乐意就物理/化学图像细细品味并分享出来的虫子，增加了逛小木虫的乐趣，更重要的是给在科研门外徘徊的虫子一个人性化的、易于接受的展示，这会吸引对这门学科感兴趣——却被没有耐性或者慵师制造的迷雾吓到——的虫子进入我们这个领域来。或者让对这门学科不感兴趣——却被没有耐性或者慵师制造的迷雾吸引——的虫子尽早离开这个领域。非常感谢你和和你一样来小木虫分享的虫子，后面有三个小问题，希望和你讨论一下。 （1）研究分子模拟方法，还是用分子模拟方法研究？ （1）研究分子模拟方法，还是用分子模拟方法研究？ 有精通物理理论-数值算法-计算机编程的牛人，他们似乎更倾向于偏模拟方法和背后的物理理论来讨论问题。虫友问态密度计算时K点的设置，他们乐意回复K空间积分，波矢。问截断能，他们讲基组大小。就研究来看，他们可能挑选不同元素或者物质来验证计算精度或者速度。这一类人喜欢建议新手：学模拟要打好基础，注意参数背后的物理意义。 用分子模拟的方法研究的人，更注重研究材料的性能是否出奇的好，并试图揭示为什么和如何有规律的调控这些性质。模拟在他们看来，和一台天平或者传感器没有什么区别。 这两类人发表的文章，或者审稿意见都有很大差别。一类注重计算方法是否可靠，是否考虑各种修正。另外一类则只是简单的交代一下计算参数，而拼命列举试验文献来验证计算结果，然后对材料性能作出预测或者自觉高深（第一性原理）的之所以如此的解释。 我觉得，这种作为个人的偏重是很好的。科研的目的就是找到之所以如此和将会如何两类问题的答案，只有任何一种手段，能够给出有价值的贡献，都是很好的。作为有一定基础的初学者，可以根据自己的兴趣来选择偏向。而这种由个人品性和特点带来的科研成果的“个性”，是人文价值所在。这些差别增加了科研的多样性、丰富性和趣味性。 (2)和(3）在输入编辑后，点“编辑帖子”提交，弹出让人痛不欲生的白底黑字的出错页面，我很长时间没有回过神来。当时的想法、用词，已经不可能再来一遍了。 幸好， Andy的回复正是我需要的。 发这种帖子，是受期刊上“写给编辑的信”，和comment，replying on comment之类的文章的启发。什么是科研呢？应该是一种生活吧，是兴趣相近的人之间的交流。期刊发表论文的目的不就是个人之间的交流呈献出来供人围观的？ 这种帖子，在专业版块，是一个尝试。希望有人有兴趣发这样格式的帖子。 [ Last edited by cenwanglai on 2011-9-17 at 10:45 ] |
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2楼2011-09-15 19:35:19
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3楼2011-09-15 20:57:20
ChemiAndy
木虫 (正式写手)
- 模拟EPI: 40
- 应助: 52 (初中生)
- 金币: 2573.3
- 散金: 18
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- 虫号: 836907
- 注册: 2009-08-30
- 性别: GG
- 专业: 理论和计算化学
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小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
ghcacj(金币+8, 模拟EPI+1): 谢谢 2011-09-16 13:13:56
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
ghcacj(金币+8, 模拟EPI+1): 谢谢 2011-09-16 13:13:56
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谢谢询问。问题都很general，也很fundamental。我胡抡一下吧。精彩回帖请见40楼。 （1）我觉得你的第一个问题似乎是“做应用，还是做方法？” 我的想法是，做应用也好，做方法也好，都要对自己所用的方法有基本的了解。尤其是搞应用的文章，应该使用成熟的方法；同时把方法的基本参数描述清楚。（简直废话） （2）分子模拟方法有什么重大问题需要研究？方法其实是跟着应用发展的，你要研究啥，自然就有人发展研究啥的方法。 分子模拟总共也就几十年的历史，很容易梳理。早期50年代的分子模拟主要是计算分子结构和模拟简单体系（如Argon）的性质。这时候的方法主要是从实验数据模拟力场参数，和研究各种优化分子结构的算法；同时，各种MD技术。这从M.P. Alen那本Computer simulation of liquid上可以看到。早期的历史让我吃惊的有2件事：一是电脑硬件很差，用分子力学力场简单估算一下分子结构就已经很Happy了，发JPC, JCP啥的，当然，前提是讨论的分子结构都是实验上争论的焦点；另外一件让我吃惊的是，当前几乎分子模拟的所有方法，难题，那会儿都已经讨论过：各种系综，自由能计算，界面，相变；虽然模拟的都是Argon之类的简单体系，盒子也不大。那会儿上机不容易，大把的时间，是花在严肃的思考上。 70年代以来，主要有2个方面的发展：计算分子结构方面，研究键的生成和断裂（有机），导致量子力学迅速发展。DFT, 各种交换相关泛函，大基组...Gauss软件的发展人还有诺贝尔奖拿。另外一个方面，是经典分子模拟大规模在有机分子生物领域应用。主要是这会儿生物突然热起来，美国人有钱了，吃胖了，生病多了，所以花了大把的银子在医疗健康研究上，搞科研的都想吃生物研究这块蛋糕；搞数学的，搞物理的，搞化学的，搞计算的，纷纷涌入这个领域。这些模拟主要是研究蛋白结构，涉及到反应的，比如酶催化机理，则开发QM/MM。 近几年的一个热点主要是材料领域的模拟。因为金属，无机固体材料的传递性质和电子结构是密切相关的，这样经典力场往往不能胜任，而周期性平面波DFT计算的发展，和大规模并行计算的发展，使得这方面的研究成为可能；现在小木虫的VASP,CASTEP, PWScf很热嘛。俺也在赶这趟浑水。这些软件由于刚刚兴起，功能各有所侧重，在由模拟结果计算宏观性质方面，比如计算介电常数，对外场的响应，拉曼光谱，还有待完善，常有一些新的算法或实现。不过很多理论，大概几十年前都已经提出来了，现在拿过来用。Anyway，这里面还是很让人觉得生机勃勃的。 上面说的，主要侧重于分子模型的发展，俗话说的计算能量。主要从分子力学向量子力学过度；模拟方法上， NVE, NVT, NPT, NPH，控温控压这些，我认为没有太大的发展，毕竟它们全部基于统计热力学系综理论，而系综理论则已经很好的定义了开发新的系综方法（扩展拉格朗日方法），也就是说，针对你的具体问题，你可以开发合适的新的系综。而系综等效原理则告诉我们，所有系综的模拟结果是可以相互转换的。啥是系综？系综=体系+约束条件； 体系就是一些变量，坐标啦，动量啦；约束条件用来限定变量取值范围。都没啥新奇的。如果不理解，可能还是接触的少。用多了就好了，融会贯通。 我觉得小木虫虫友的很多疑问，主要和2方面有关，一个是软件的具体操作，这属于技术方面的问题；另外一个是，其实热力学，统计热力学，系综理论方面，科学基础方面的。技术方面的问题，老手也会有；很多程序写的不好，设计不理想，难免让使用者陷入迷宫；更可怕的是一个断言，名字忘了，说任何程序，每400行必有一个错误。我们用的程序，小的也都上万行，至少几百个错误。不过同类模拟软件用的多了的话，对理解一些模拟方法很有帮助。所以虫友有时间的话，多尝试一些同类的模拟软件。 （3）搞模拟为啥不好找工作？一句话，所有的理论模拟都是为了解释实验现象，验证结论或理论。而一般企业只关心产品能不能做出来，谁爱解释谁解释去，不关心；跨国企业，比如材料界的杜邦，药物界的辉瑞之流，也要一些搞模拟的，搜搜新药物，预测性能之类，需求很小；所以我们的职业出路，主要是进高校当老师，或进科研机构做Paper赏金猎手。话说以前的一些同事基本上都在这2个领域找到了工作，也很滋润。不过我俺倒不羡慕。“君子不器”，我们不是来给人家做工具用的；我们是来改变世界的。改变世界的前提是理解世界；我们做理论的，站在理解世界的最高端；我们来了，我们看到了。。。 完了，其实我不知道你在问什么，我也不知道自己在说什么，可能是通过短短的几句话，我没能理解你背后的幽深的思虑，不要担心，鸡同鸭讲，答非所问，前言不答后语是科学界和小木虫普遍的现实。谢谢围观。 [ Last edited by ChemiAndy on 2011-9-15 at 04:56 ] |
4楼2011-09-16 00:33:47
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