Методы расчётов, внешние пакеты программ, параллельное программирование

2.7.1. Методы расчётов и проектирования – метод конечных элементов, молекулярная динамика, квантовая химия. Моделирование работы наноэлементов (НЭ) и наносхем на основе квантовых размерных эффектов (КРЭ). 

2.7.2. Параллельное программирование – распределение вычислительной нагрузки и организация информационного взаимодействия – передачи данных между процессорами (процессорными ядрами) – выполняется на основе интерфейса передачи данных – библиотеки функций MPI (Message Passing Interface) для компиляторов C и Fortran. Организация параллельных вычислений численных решений 2D/3D уравнений математической физики и задач оптимизации 2D/3D топологий наносхем по модели «одна программа множество процессов»: SPMP (single program multiple processes, www.parallel.ru, www.software.unn.ac.ru/ccam, www.ece.nwu.edu/~choudhar/C58/, www.ieeetfcc.org, www.mcs.anl.gov/dbpp).

2.7.3. Пакеты программ – интегрирование в состав нанокомпилятора в качестве внешних модулей доступных открытых и коммерческих пакетов программ для визуализации и моделирования методами конечных элементов (FE), молекулярного моделирования – молекулярной динамики (MD), квантовой химии – квантовой механики (QM):

· CHARMM (http://yuri.harvard.edu/);

· GAMESS-US, GAMESS-UK, PC-GAMESS (www.dl.ac.uk/TCSC/QuantumkChem/Codes/GAMESS-UK, www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html, http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/);

· Gaussian XX (www.gaussian.com/);

· GROMOS (www.rereth.ethz.ch/chem/physikalische/vangunst/pj.08.html);

· Hyperchem (www.hyper.com/);

· JAGUAR (www.schrodinger.com/);

· MIDAS (www.epa.gov/nescweb0/, www.epa.gov/nesc/15_services/comp_chem_info.html);

· Q-Chem (www.q-chem.com/);

· QSAR, 3DQSAR (www.semichem.com/);

· SPARTAN (www.wavefunction.com/);

· SYBYL (www.tripos.com/);

· VASP (http://tph.tuwien.ac/at/~vasp/).

 

Методы визуализации на основе виртуальной реальности

2.8.1. Визуализация результатов моделирования – 2D GDI (Graphic Device Interface), 3D OpenGL, открытые технологии 3 D виртуальной реальности (3 D Virtual Reality – VR, OpenGL, www.opengl.org) встроенная в нанокомпилятор.

2.8.2. Обеспечение интерактивного проектирования на основе технологий 3D стереоотображения информации (www.bionano.neu.edu/publications.html/Tcn_40.pdf, http://plum.bhis.uic.edu/zai/research/mol/molimg.gif).

2.8.3. Погружение разработчика НЭ внутрь 3D виртуального наномира для активизации и интенсификации его творческих и профессиональных возможностей – CAVE (Compuer Added Virtual Environment, www.fakespace.com/cave1.shtml) с помощью внешних VR-систем типа пакетов программ:

· HIMM (Highly Immersive Molecular Modeling, www.informatik.uni-stuttgart.de/ifi/gr/projekte/himm/himm.html),

· VRPN (Virtual Reality Peripheral Network),

· STALK (www.nas.nasa.gov/About/Gridpoints/PDF/nasnews_V04_N02_1999.pdf, http://www-fp.mcs.anl.gov/ccst/research/reports_pre1998/comp_bio/stalk/ docking.html),

· VIBE (Virtual Biomolecular Environment),

· PIT (Protein Interactive Theater).  

 

Требования к языкам и стилям кроссплатформенного программирования для создания и отладки переносимых исходных тексов нанокомпилятора

2.9.1. Исходные тексты (коды) нанокомпилятора – на K&R C (Си в стиле Браяна Кернигана и Дениса Ритчи – авторов языка Си: K & R C – классический Си) вместе с используемыми ресурсами (изображения, пиктограммы, звуковые и видеофайлы, таблицы строк, и т.п.).

2.9.2. Для привлекаемых вторично используемых 2D/3D математических моделей топологий наноэлементов и блоков функциональных наносистем и управляющих информационных наносхем на основе ШКТ (QCA) в виде уравнений и алгоритмов расчета допускается использование фрагментов исходных текстов (кодов) не только на K&R C, но и на Fortran, C++.

 

Требования к ОС, ЛВС, оборудованию рабочих мест

2.10.1. Операционные системы (ОС) рабочих станций (ПЭВМ) – Microsoft Windows XP/Vista; Mac OS X, Linux Fedora Core, Linux Debain, FreeBSD – ОС с открытым исходным кодом и компилятором GCC поддерживаемые открытой библиотекой виджитов GTK +.

2.10.2. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – Ethernet 100 MB/s, протокол TCP/IP, возможность использования модели сетевого взаимодействия «Клиент—Сервер» на основе соккетов (Microsoft Windows XP/Vista, Mac OS X, Linux/UNIX), асинхронных именованных каналов (Microsoft Windows XP/Vista), туннелей (Linux/UNIX).

2.10.3. Рабочие станции ЛВС дизайн-центра носителя нанокомпилятора (САПР НЭ) – ПЭВМ на основе процессоров с системой команд x86 (Intel, AMD, VIA), PowerPC. Желательно наличие в ЛВС дизайн-центра масштабируемого многопроцессорного кластера СуперЭВМ типа российско-белорусской T-Platforms (www.t-platforms.ru).