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木虫 (著名写手)

[交流] culgi,MAPS,Material Studio,MedeA,四大材料多尺度模拟软件平台

最近貌似材料设计平台又多了一位成员：culgi,以下是介绍：
Culgi — 化学统一语言接口
Chemistry Unified Language Interface

"Culgi”是为软物质研究提供的多功能化学模拟平台，它为各种不同的尺度范围都提供了许多建模和模拟算法。而在这些算法之中，Culgi致力于把不同尺度的模拟概念综合到一个单一的模拟环境中，从而实现多尺度模拟。它不仅提供了分子模拟的经典算法，而且还提供了很多Culgi独有的计算和建模方法，其中包括含有Poisson-Boltzmann electrostatics的DPD（耗散粒子动力学）运算，混合珠子-场方法（embeded particle hybrid bead-field calcualtion），介观尺度和原子级尺度模型的镜像，DDFT（动态密度泛函理论）等。

这些功能都整合在Culgi的旗舰产品- Culgi Library中，它是为化学建模而设计的由C++开发的大型科学函数库。它集合了如创建分子模型、计算、可视化、分析等等功能，并以对用户友好的方式提供这些功能的接口。用户可以通过调用这些函数，构造一个script程序，运行这个script，则可以得到模拟的结果。

Key Functions

Simulation

在Culgi Library中已经实现的模拟方法包括：

l Atomistic (Molecular) Modeling

- Amorphous Builder

- Molecular Dynamics (MD)

- Monte Carlo (MC)

l Softcore Bead Mesoscopic Modeling

- Dissipative Particle Dynamics (DPD)

- Brownian Dynamics (BD)

- Chemical potential calculator

l Gaussian Chains Mesoscopic Modeling

- Dynamic Density Functional Theory (DDFT)

- Porosity Calculator

l Mesoscopic Bead-Field (MBF) Hybrid Modeling

- BD and DDFT hybrid simulation

Mapper

为使多尺度建模过程更方便，Culgi Library提供了Mapper功能，以实现在不同尺度下模型间的映射。已经实现的Mapper有：

l Softcore Bead Mesoscopic to Atomistic modeling mapper

Analysis

Culgi Library提供了广泛的分析工具以分析由不同建模方法生成的结构，和预测他们的属性。已经实现的分析功能有：

l Atomistic (Molecular) Modeling

- Bond length distributions

- Bending angle distributions

- Dihedral angle distributions

- Intermolecular pair-correlation functions

- Intramolecular pair-correlation functions

- Mean-squared displacements

- End-to-end distributions

- Radius-of-gyration distributions

l Softcore Bead Mesoscopic Analysis

- Bond length distributions

- Bending angle distributions

- Dihedral angle distributions

- Intermolecular pair-correlation functions

- Intramolecular pair-correlation functions

- Mean-squared displacements

- End-to-end distributions

- Radius-of-gyration distributions

- Density profile along an axis

- Cluster size and shape distributions

l Gaussian Chains Mesoscopic Modeling

- Density profile along an axis

l Field Analysis

- Field profile along an axis

- Field profile along a plane

Graphics

l Real Time: 以三维图形的方式实时显示模拟的过程。

l High Quality Rendering: 可导出Maya三维格式的文件，利用Maya软件渲染为高质量的三维图形，以用于报告和论文发表中。

l Interactive Web Graphics: 可导出X3D格式的文件。这种三维格式的文件可以发布在Internet上并通过网页浏览器进行观察和实时交互。

l Multi Rendering Model: 具备多种显示模式，有3D Object，Volume Rendering, ISO-Surface。

Assistant Tools

l Culgi GPE: 根据Culgi Library的架构特点而设计的图形编程工具，具有简洁直观的特点，它可以帮助用户更方便地使用Culgi Library来构建自己的模拟程序。

l Culgi GUI Maker: 可以为客户构建的模拟程序增添图形用户界面，使用十分方便。有了界面的模拟文件可以在用户团队中更加高效率的发挥作用。

l Culgi Movie Maker: 可以把用户在运行模拟程序时得到模拟过程的图片保留为标准的电影格式，这些动态的三维过程可以更直观的传递科学信息。

Key Features

Culgi Library开发式的结构决定了它具有以下几个明显的优点：

1 多尺度建模（Multiscale Modeling）和混合建模（Hybrid Modeling）

多尺度建模与混合建模是Culgi Library的显著功能特点，也是Culgi的科学家针对实际的工业需求最想要解决的问题之一。而Culgi Library的设计使得这个问题得以解决。Culgi Library的开放式结构使它可以被看作是由很多可以表现模型的物理属性或计算属性的实体集合在一起构成的。于是，在同一个模拟环境中，合并若干模型而形成混合建模就成为一个自然的结果。因此函数库中的建模方法具备了天然的可结合性。

2 灵活性与客户可扩展性

从软件技术角度讲，Culgi Library为用户提供了最大的灵活性与客户可扩展性。Culgi Library将所有的计算化学问题以面向对象的C++方法来实现，并为用户提供了一系列函数名作为调用接口，使得用户可以针对自己的问题选择适当的函数来建模。用户可以尽可能的根据实际问题选择最适合的算法建立模型，甚至在C++或Script环境中扩展Culgi Library的功能。

3 工作流程管理

Culgi Library更加革命性的一面是用户可以通过写脚本程序来构造模拟的工作流程。通常，计算化学家面临的任务是重复一系列计算，或者是使用一个模拟得到的数据来进行后期处理。重复性的工作在图形用户界面的处理中往往很棘手，但是使用Culgi的脚本功能，这些工作流程在建模的过程中已经被建立起来。同样的一组命令，无论是在C++程序中被当作外部库使用，或者是在Tcl或Python中作为脚本使用，都非常方便。Culgi中的工作流程管理不是传统软件产品中的附加功能，而是Culgi Library设计的一个内在部分。工作流程建模的一个很大的优点就是这些脚本能成为客户自己的知识产权，成为战略资产的一个很具价值的部分。

Applications

目前，Culgi已成功应用于日化，石化，塑胶，医药和空间科学等多个领域的研究，以下简要摘取一些工业中的应用实例以说明Culgi的独特之处。
http://www.hongcam.com.cn/product/product-detail.asp?id=300
http://www.culgi.com/

[ Last edited by ghcacj on 2011-10-28 at 10:09 ]

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