GROMACS(グローマックス、Groningen Machine for Chemical Simulations、グローニンゲン・マシン・フォー・ケミカル・シミュレーションズ)は、フローニンゲン大学で開発された分子動力学シミュレーションのソフトウェアパッケージである。現在は世界中の開発者により維持管理されている。分子動力学シミュレーション分野の中で高速かつ利用者の多いソフトウェアパッケージの一つであり、CPUおよびGPU上で動作する。自由/オープンソースソフトウェアであり、GNU General Public License、GNU Lesser General Public License(バージョン4.6から)の下で公開されている。
歴史 GROMACSプロジェクトは1991年にオランダ、フローニンゲン大学生物物理化学科で始まった(1991年-2000年)。GROMACSは並列計算を前提として設計・プログラミングされている。プログラムの大部分はC言語で記述されており、同じグループが以前に開発したGROMOS(FORTRAN 77ベース)を参考としている。バージョン4.6時点では、SSEやAVX、HPC-ACEなどの拡張命令を用いたアセンブリ言語で一部実装されており、高速な計算が可能となっている。
2001年からは、スウェーデンの王立工科大学とウプサラ大学のGROMACS開発チームによって開発されている。
機能 計算アルゴリズムの工夫と各種プロセッサに特化したチューニングの両方により高度に高速化されており、CPUを使用した計算において標準的な分子動力学シミュレーションパッケージよりも3〜10倍程度高速に動作する。操作はコマンドラインから行われ、ユーザは入出力ファイルを介してGROMACSとやりとりを行う。GROMACSは計算の進行度合いの表示機能、トラクジェクトリ表示機能、トラクジェクトリ解析のための豊富なライブラリなどを備える。また、複数の力場(GROMACS、GROMOS、OPLS-AA、AMBER、CHARMM)をサポートすることにより、高い柔軟性を確保している。並列計算方式としてMPI並列およびスレッド並列に対応している。
シミュレーション 分子動力学計算(ニュートン運動方程式、ランジュバン動力学) エネルギー最小化計算(共役勾配法、最急降下法) 基準振動解析 相関関数
アンサンブル Weak Coupling法(温度・圧力制御) Nose-Hoover法(温度制御) Parrinello-Rahman法(圧力制御) Martyna-Tobias-Tuckerman-Klein法(温度・圧力制御)
長距離相互作用の取り扱い カットオフ法(Group based、twin-range、スイッチング関数、シフト関数) PME法 (particle mesh Ewald) PPPM法 (particle-particle particle mesh Ewald) Reaction Field法 ユーザ定義テーブル関数
自由エネルギー計算 熱力学的積分法 (thermodynamic integration) 自由エネルギー摂動法 (free energy perturbation) 粒子挿入法 (test particle insertion) レプリカ交換法 (replica exchange)
脚注
参考文献
外部リンク GROMACS Webページ