Применение вычислительных машин в химии

[Grigoriy]

Добрый день. Я не являюсь химиком и не отношусь к химической промышленности. Моя специализация - вычислительные машины. Недавно помимо основной работы устроился инженером на родную кафедру, чтобы заняться научной работой. Тут стал вопрос: заниматься разработками в сфере информационных технологий для развития их же или поискать задачи и проблемы в других науках, чтобы можно было применить свои знания и навыки с пользой. Я выбрал второй вариант.

Из этого и появились вопросы:
каким образом применяются вычислительные машины в химии?
каких средств не хватает?
можно ли что-то улучшить?

До этого я занимался изучением численных методов и искусственным интеллектом, построением компьютерных моделей объектов и процессов. В данный момент занимаюсь изучением стереографики.

Есть ли задачи для вычислительных машин, которые выполняются плохо, либо не выполняются машиной вообще?

[Alex Muratoff]

Если Вы занимались построением компьютерных моделей объектов и процессов, пакет LabVIEW я думаю Вам должен быть знаком. Хотелось бы иметь что нибудь наподобие, но для лабораторных процессов, и ещё в возможностью прогнозирования направления реакции, прогнозирования свойств продукта...
(Да... Эт я наверно слишком глобально завернул )

[Marxist]

Хотелось бы иметь что нибудь наподобие, но для лабораторных процессов, и ещё в возможностью прогнозирования направления реакции, прогнозирования свойств продукта...
(Да... Эт я наверно слишком глобально завернул )

Это у нас постепенно разрабатывается

Вообще задач в компьютерной химии непаханое поле, прежде всего, связанных с созданием высокопроизводительных параллельных программных комплексов

[vasiliy]

хемометрика

[Marxist]

хемометрика

а что хемометрика? там все алгоритмы давно известны, реализованы и оптимизированы

[Grigoriy]

пакет LabVIEW я думаю Вам должен быть знаком.

До этого дня LabVIEW был мне не знаком . Прочёл его описание, чтобы ознакомиться ним.

Вообще задач в компьютерной химии непаханое поле, прежде всего, связанных с созданием высокопроизводительных параллельных программных комплексов

Можно об этом подробнее? Для чего применяются такие комплексы, для какого типы вычислений, какие данные обрабатываются.

По поводу высокопроизводительных систем. Как вы отнесётесь к возможности перенести все ваши вычисления на ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы)? При помощи этих систем можно получить очень высокую производительность, при этом вы не будете зависеть от мощности компьютера, на котором работаете. Плюс к этому микросхема может быть адатирована для ряда спецефичных задач. Размер же такой схемы очень мал - не больше CD-диска по длине и ширине, а по высоте вся плата будет занимать сантиметров 5-10.

Если кого-то заинтересовало моё предложение, то можно связаться со мной по e-mail tregorГАВinbox.ru или icq 366631312.

[ИСН]

Большинство тяжёлых задач химии, заслуживающих вынесения в отдельное железо, связано с разными приборами - потому соответствующее железо уже есть, и находится внутри этих приборов.
А что можно вынести в железо из (например) квантовой химии, мну не вполне понятно.

[Marxist]

Вообще задач в компьютерной химии непаханое поле, прежде всего, связанных с созданием высокопроизводительных параллельных программных комплексов

Можно об этом подробнее? Для чего применяются такие комплексы, для какого типы вычислений, какие данные обрабатываются.

ну например, молекулярная динамика. Есть координаты систем до миллиона атомов, нужно рассчитать поведение системы во времени. Небольшой кластер позволяет делать это за месяцы.
Или квантовая химия -- высокоточный расчёт ППЭ, например. Или реакция сложная. Или комплексы хитрые.

По поводу высокопроизводительных систем. Как вы отнесётесь к возможности перенести все ваши вычисления на ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы)? При помощи этих систем можно получить очень высокую производительность, при этом вы не будете зависеть от мощности компьютера, на котором работаете. Плюс к этому микросхема может быть адатирована для ряда спецефичных задач. Размер же такой схемы очень мал - не больше CD-диска по длине и ширине, а по высоте вся плата будет занимать сантиметров 5-10.

Что это такое и сколько стоит? Причём стоит учесть, что я, да и кто угодно, для своих задач не хочу оптимизировать железо или код, все хотят чёрного ящика.

[amge]

Можно об этом подробнее? Для чего применяются такие комплексы, для какого типы вычислений, какие данные обрабатываются.

Прежде всего почти для любых научных расчетов - быстрая арифметика с плавающей запятой двойной точности. И возможность легко портировать софт. В квантовой химии, например, программы - это мегабайты кода (много на фортране), и переписавать их, естественно, никто не будет.

По поводу высокопроизводительных систем. Как вы отнесётесь к возможности перенести все ваши вычисления на ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы)? При помощи этих систем можно получить очень высокую производительность, при этом вы не будете зависеть от мощности компьютера, на котором работаете. Плюс к этому микросхема может быть адатирована для ряда спецефичных задач. Размер же такой схемы очень мал - не больше CD-диска по длине и ширине, а по высоте вся плата будет занимать сантиметров 5-10.

В связи с этим. Прочитал не так давно, что AMD на основе своих графических процессоров сделала устройство ценой 2 k$, которое втыкается в обычный компьютер и считает арифметику двойной точности в десятки раз быстрее обычных процессоров. Обещали выпустить SDK для него. Ждем революцию в квантовой химии?

[Marxist]

Можно об этом подробнее? Для чего применяются такие комплексы, для какого типы вычислений, какие данные обрабатываются.

Прежде всего почти для любых научных расчетов - быстрая арифметика с плавающей запятой двойной точности. И возможность легко портировать софт. В квантовой химии, например, программы - это мегабайты кода (много на фортране), и переписавать их, естественно, никто не будет.

Причём потому, что лучше фортрана в данном случае будет только ассемблер.

[Polychemist]

При помощи этих систем можно получить очень высокую производительность, при этом вы не будете зависеть от мощности компьютера, на котором работаете.

При проведении расчетов в области компутерной химии мощность компутера не критична. Какую надо, ту и купим. А проще не купить, а пойти к РАН-овским компутерщикам, которые не знают, чем свои кластеры загрузить.

Плюс к этому микросхема может быть адатирована для ряда спецефичных задач.

Железячно адаптировна? Уточните Ваши возможности по железу. Если нет, то программирование микросхем на уровне микрокода тривиально.

Размер же такой схемы очень мал - не больше CD-диска по длине и ширине, а по высоте вся плата будет занимать сантиметров 5-10.

Для компутера, могущего решать мои задачи, я могу выделить комнату. Очень большую комнату.
Ладно, посмеялись . А кто Вы вообще? Программист или электронщик? Насколько дружите с физикой и химией? Что Вам конкретно надо - тему для диссертации, быстро много денег или просто поразвлекаться? Вопрос не праздный - я ищу программиста для конкретной интересной диссертабельной биолого-химической работы. Я могу сделать ее сам, но нет времени...

[Grigoriy]

Железячно адаптировна?

Да. Вся идея в том, что под задачу создаётся новая архитектура ЭВМ.

А кто Вы вообще? Программист или электронщик?

Инженер-системотехник. До этого работал по большей части с программированием. Но поскольку сейчас у меня есть возможность, не пользуясь паяльником, создать новую конфигурацию ЭВМ, то можно сказать, что я и электронщик.

Насколько дружите с физикой и химией?

Физика - институтский курс, химия - школьный.

Что Вам конкретно надо - тему для диссертации, быстро много денег или просто поразвлекаться?

По приоритетам:
- тему для диссертации или серьёзной публикации
- быстро много денег (хотя я сомневаюсь, что можно быстро получить много)
- поразвлекаться (хотя развлечение у меня уже есть - программирую игры)

[Cherep]

Доведите до ума XDrawChem, например.

[Polychemist]

Не очень понял пару моментов:
- "под задачу создаётся новая архитектура ЭВМ" - что такое архитектура ЭВМ в Вашем понимании? Тип коммерческого камня, мамы, мозгов, винта?
- "у меня есть возможность, не пользуясь паяльником, создать новую конфигурацию ЭВМ" ???? Я тоже так могу, куплю 1Г памяти, вставлю в плату и буду иметь новую конфигурацию, без паяльника.

[ИСН]

При чём тут мама, при чём тут винт. Человек паяет платы. Дело нужное. Иногда.

[eukar]

Человек паяет платы.

не пользуясь паяльником

[ИСН]

Ну блин, короче, я хрен знаю, чем их делают

[Grigoriy]

Я тоже так могу, куплю 1Г памяти, вставлю в плату и буду иметь новую конфигурацию, без паяльника.

Прошу прощения, я ошибся с термином. Вот именно, Вы получите конфигурацию, а не архитектуру.

При чём тут мама, при чём тут винт. Человек паяет платы. Дело нужное. Иногда.

Вы почти правы.
Создание новой архитектуры ЭВМ, значит создание вычислителей, которые работают "под задачу". У современных компьютеров, к которым все привыкли архитектрура схожа. Все используют двоичную систему счисления и набор стандартных команд.
Создание новой архитектуры предпологает создание, например, нового процессора. Скажем Вам понадобился процессор, работающий на основе троичной логики. Современные компьютеры такого не могут. Придётся писать специальную программу, которая это реализует. А что если перенсти эти операции на кристалл? Производительность вырастает мгновенно.

[Polychemist]

Создание новой архитектуры ЭВМ, значит создание вычислителей, которые работают "под задачу". У современных компьютеров, к которым все привыкли архитектрура схожа. Все используют двоичную систему счисления и набор стандартных команд. Создание новой архитектуры предпологает создание, например, нового процессора. Скажем Вам понадобился процессор, работающий на основе троичной логики. Современные компьютеры такого не могут. Придётся писать специальную программу, которая это реализует. А что если перенсти эти операции на кристалл? Производительность вырастает мгновенно.

Это очевидно и банально. А у Вашей конторы есть такие возможности? В смысле сделать процессор на основе другой логики, с быстродействием выше, чем самый современный камень от Интел с эмуляцией этой логики? И сколько оно будет стоить? На мой взгляд, проще и дешевле взять 2-3-10-100 коммерческих процессоров и эмулировать на них то, что надо.

[Myrsten]

Можно предолжить что-либо не из области расчетов, а из области автоматизации эксперимента. Понятно, что здесь ИТ имеют вторичное значение, это скорее приборостроение, но всеже
Например системы для автоматического проведения какталитических опытов, где в задачи компа входит регулировать температуры, давления, скорости потоков газов, крутить краны ввода пробы в хроматограф и т.д.
(а при необходимости еще и автоматически вызвать пожарную команду (шутка юмора))
После съемки однопараметрических зависимостей можно применить методы математического планирования эксперимента с целью поиска оптимальных условий.
Такие установки в виде несложных прототипов освоены, но если бы вы скооперировались с прбористами, и толкнули на рынок нечто переплевывающее буржуев, химическая обчественность была бы вам благодарна.