計算化学統合プラットフォーム SCIGRESS V2 FUJITSU Technical Computing Solution SCIGRESS SCIGRESS（サイグレス）は、容易な分子モデリング機能、多様な計算機能、強力な解析機能を、操作性の高いGUI環境から操作できる計算化学の統合プラットフォームです。あらゆる材料研究において、原子・分子レベルの知見に基づく戦略的なアプローチが求められています。SCIGRESSは「統合・拡張」「高精度」「高性能」「使いやすさ」をコンセプトとし、最先端の材料研究を支援します。低分子から高分子、結晶、界面、分子集合体など幅広い系に適用でき、計算化学の専門家だけでなく実験研究者の方にもご利用いただけます。統合・拡張統合プラットフォームモデリング、計算実行、計算結果の解析を、共通のGUIから操作できます。  多くの計算手法（分子力学法、古典/第一原理分子動力学法、分子軌道法、密度汎関数法）や解析機能を包含し、幅広い研究課題に対応します。  「ADF」、「PHASE」、「Gaussian」、「GAMESS」、「LAMMPS」といった、富士通製以外のアプリケーションとも、共通のGUIを介した円滑な連携が可能です。富士通製アプリ SCIGRESS基本コンポーネント各種モデラ（分子、結晶、ポリマー等）研究分野例  共用コンポーネント（ジョブ管理等）金属・セラミックス - 結晶化過程（成膜） - 格子欠陥 - 結晶・空孔中の拡散挙動 - 粒界形成・粒壁移動 - 温度・圧力印加時の相転移 - 疲労・破断解析触媒 - 触媒反応の経路探索 - 表面吸着シミュレーション - 異性体生成割合と収率の改善  半導体・薄膜 - 結晶成長 - 界面反応機構解析 - 膜構造・相挙動  高分子・液晶 - 結晶成長 - コンフォメーション解析 - 溶解の圧力依存性 - ガラス転移点 - 温度・圧力誘起相転移 - 界面反応機構 - イオン伝導・拡散 - 各種物性熱力学物性予測 - 熱劣化やUV耐性の予測 - 赤外・紫外可視吸収スペクトル  溶媒との振動解析  電池 -  アカデミック発アプリ分子設計 -  電解質の分子間相互作用他社ベンダ製アプリ  構造最適化 QSAR/QSPR 反応および合成経路探索 - 静電相互作用計算 - 分子軌道計算（HOMO/LUMO） - 遷移状態探索広範な適用範囲（モデル・元素・相互作用）  モデリング機能 - 分子 - アモルファス・無限鎖 - 結晶 - 液晶 - ポリマー・デンドリマー - カーボンナノチューブ - ランダム配置 - 界面 - 原子・分子発生  半経験的分子軌道法のパラメータPM6法では、HからBiまでの元素が使用可能です。  分子動力学計算用に、代表的なポテンシャル関数として、 85種類のポテンシャルパラメータライブラリを搭載しています。左より、ポリマー、デンドリマー、アモルファスビルダ高精度計算エンジン  「MO-G」はMOPAC2002を基に富士通が独自に改良を加えた半経験的分子軌道法プログラムです。HからBiまでのパラメータを備えた最新パラメータセットであるPM6や、典型元素および一部の遷移元素を扱えるAM1、PM3、 PM5などが利用できます。さらにPDDG/MNDO、PDDG/PM3、RM1により、生成熱計算精度が、PDDG/PM3法ではPM3に比べて25%、RM1ではAM1 に比べて48%向上しています。  長年にわたる利用実績を誇る古典分子動力学プログラムMaterials Explorer のエンジンを「MD-ME」として継承しました。  密度汎関数法プログラム「DGauss」を標準装備しました。  アライアンス製品である密度汎関数ソフトウェア「ADF」や第一原理計算プログラム「PHASE」との連携が可能です。同様に、量子化学計算プログラムの「Gaussian」、「GAMESS」、分子動力学計算プログラムの「LAMMPS」との連携も可能です。 PHASEにより算出したSi2の状態密度図 Si2のバンド構造反応解析ツール  反応中における分子中の原子や結合の特性（部分電荷、結合次数、結合のひずみ等）など、化学反応のダイナミクスを可視化できます。  分子中の原子や結合の特性、例えば部分電荷や結合次数などを分子に重ねて表示することにより反応活性部位を容易に見出せます。  量子力学に基づいて求められる電子特性（分子軌道、電子密度、静電ポテンシャル、求電子・求ラジカル攻撃の受けやすさなど）を色分けして表示できます。これにより分子内の反応抑制（もしくは促進）部位を視覚的に捉えられます。ポテンシャルエネルギー曲面から、反応の鞍点(遷移状態)を求めることで、反応経路を追跡することができます。分子動力学計算・二次解析  分子動力学計算では、以下の二次解析が可能です。 - 平均二乗変位 - 二体相関関数 - ボロノイ多面体 - 分子内座標 - 干渉関数 - 粘性係数 - 弾性定数 - 速度自己相関関数 - 回転相関関数分子動力学法による、Liイオンバッテリー用電解質のシミュレーション高性能計算エンジンの高速化   半経験的分子軌道法エンジン「MO-G」「MO-S」では、構造最適化手法GDIIS (Geometry optimization using Direct Inversion of the Iterative Subspace)法を実装し、構造最適化速度と収束性が、従来比で最大6倍向上しました。「MO-G」ではFON(Fractional Occupation Number)法、pFON法、DMS(Density Matrix Search)法により、SCF計算の速度と収束性が向上しました。大規模・並列計算対応  MOエンジン、MDエンジンは並列計算に対応しています。高性能Linuxサーバ上での並列計算により、大規模なモデルの計算をより高速に行います。動作環境 1. Windows版 • • • • • OS: Windows Vista, Windows 7, Windows 8 CPU: Pentium 4: 3GHｚ以上メモリ: 2GB以上 HDD空き容量: 2GB以上モニタ: 1,024×768 ピクセル、32,768 色以上 2. Linux版（計算エンジンオプション。クライアント製品が別途必要です） • OS: RedHat Enterprise Linux 5～6, CentOS 5～6 • CPU: Pentium 4: 3GHｚ以上 • メモリ: 2GB以上 • HDD空き容量: 2GB以上使いやすさ統合GUI  プロジェクトエクスプローラにより、研究プロジェクトごとのファイル管理ができます。  モデルエクスプローラやプロパティ一覧表示機能により、対象化合物の各種パラメータを容易に参照・編集できます。  化合物情報の表示・編集プロジェクト管理 ChemDraw連携により、入力した2D構造式を3D分子モデルに変換できます。 2D構造計算プロシージャによる効率化  プロシージャブラウザにより、計算目的にマッチしたプロシージャ（計算方法）が容易に選択できます。計算対象→物性→手法の順に選択すると、プロシージャブラウザが自動的に適切な計算方法を選択します。  必要に応じて、各計算条件を変更できます。  計算プロシージャをカスタマイズできます。例えば、分子軌道法での構造最適化後に、より詳細な密度汎関数法計算を実行するなど、マルチステップ計算を簡単に編集できます。計算ジョブ管理研究プロジェクト志向の統合GUI画面計算対象物性計算手法バッチ・統計処理  Spreadsheetでは、計算結果を一覧にして管理できます。  求めたいプロパティをあらかじめ指定することにより、複数化合物に対し、一括して自動計算を実行できます。  データのソートやグラフ化、直線回帰が簡単に行えます。データを論文投稿に適したフォーマットで出力できます。  各種エネルギー、logP、双極子モーメント、結合トポロジーなどの物性値を計算し、 QSAR/QSPRモデルの作成に利用できます。  Bicerano法により、Tg、凝集エネルギー、溶解度パラメータなどを計算できます。プロシージャブラウザにより簡単に計算設定を行うことができます。日本語GUI  V2よりGUIが日本語化されました。多彩なフォーマットへの対応  MDL MOL/SD、SYBYL、Cambridge Crystallographic、PDB (Protein Data Bank)などのフォーマットを直接読み込むことが可能です。  CIFファイルに加え、XMol XYZ, Gaussian Checkpoint ファイル (fchk) など、多くのフォーマットに対応しています。製品構成・ライセンス  機能単位での導入が可能です。最初は必要な機能のみを購入し、後日、必要に応じて別の機能を追加購入することも可能です。  ネットワークライセンスにより、インストール数は無制限。同時実行数のみの管理により、場所を意識することなく計算を実行できます。 Spreadsheet上で求めたいプロパティーを事前に指定することにより、一括計算を実行できます。インポート可能なファイルフォーマット • • • • • • • • • • • • • MDL Mol SDF PDB Materials Explorer (bdl, inp, sim) MO-G output MOPAC output SCIGRESS Crystal Structure (xsf) CIF XMol XYZ (xyz) Gaussian Checkpoint (fchk) CambridgeSoft (cdx, cdxmk, c3xml) Tripos Mol2 ShelX GUI インタフェース・Workspace ・MO I/F 分子の作成、原子価、混成や構造の自動整形、キラル反転、コンフォメーションのアニメーション、電荷や結合次数の表示、エネルギーマップの作成、UVやIRスペクトルの表示、分子の重ね合わせなどができます。 SCIGRESS MO-G/MO-S用のインタフェースです。分子軌道やIR、UV-visスペクトルの表示などが行なえます。・Spreadsheet 複数化合物に対する自動バッチ処理に加えて、構造や測定可能な物理化学的物性との相関関係を事前に見出すことにより、統計的手法を用いて未知化合物の活性や物性を予測できます（QSAR・QSPR機能）。計算エンジン・Molecular Mechanics & Dynamics 全元素対応の拡張MM2、MM3ポテンシャルに対応しています。エネルギーマップの作成、構造最適化および分子動力学計算を行えます。・Extended Hückel 全元素対応で、パラメータのカスタマイズも可能です。部分電荷、ダイポールモーメント、結合次数や分子軌道を求められます。・ZINDO 紫外-可視吸収スペクトルを計算することができます。・MO (MO-G & MO-S) MO-G: MOPAC®2002を基に、富士通が独自に改良を加えた半経験的分子軌道計算プログラムです。ダイポールモーメント、部分電荷、結合次数、ポテンシャルエネルギー曲面、構造最適化、励起状態、開殻系を取り扱えます。典型元素および一部の遷移金属を扱えるMNDO、AM1、PM3、PM5に加え、Hから Biまで計算可能な最新パラメータPM6、高精度な新規パラメータPDDG/MNDO、 PDDG/PM3、RM1も搭載されています。溶媒効果を考慮したCOSMO法、およそ2万原子まで扱うことのできるMOZYME法も利用できます。 pKaの予測、IR、生成熱等の算出、遷移状態の構造予測、IRCおよびDRC計算ができます。計算には、MO I/Fが必要です。・MD I/F SCIGRESS MD用のインタフェースです。アモルファスモデルの構築や、平均二乗変位など各種解析が行えます。・Gaussian I/F Gaussian社のGaussian用のインターフェースです。SCIGRESS Basicに同梱されています。Gaussian計算エンジン本体は、別途購入が必要です。・GAMESS I/F アイオワ州立大学のGordonらによって無償で提供されている非経験的分子軌道及び密度汎関数計算プログラムであるGAMESS(US)用のインターフェースです。 SCIGRESS Basicに同梱されています。GAMESS計算エンジン本体は、別途入手が必要です。・ADF I/F SCM社の密度汎関数法プログラムADFのインタフェースにより、均一系・不均一系触媒から無機化学､重元素化学、生化学、各種分光学まで幅広い分野の研究に利用できます。ADF/ADF BAND 計算エンジン本体は、別途購入が必要です。・PHASE I/F 文部科学省「革新的シミュレーションソフトウェアの開発」プロジェクトにより開発された擬ポテンシャル密度汎関数法プログラム「PHASE」により、結晶の状態密度図やバンド構造などの計算を行えます。PHASE計算エンジン本体は、別途入手が必要です。・CONFLEX7 I/F コンフレックス社のCONFLEX ver.7用のインタフェースです。CONFLEX ver.7計算エンジン本体は、別途購入が必要です。・MOPAC2009 I/F MO-S: 電子の励起を計算する為の半経験的分子軌道計算プログラムです。 INDO/S、CNDO/S、CNDO/S2、CNDO/S3、CNDO/2、AM1、PM3、PM5、 PDDG/MNDO、PDDG/PM3、RM1が指定できます。計算には、MO I/Fが必要です。 Stewart Computational Chemistry社のMOPAC2009用インタフェースです。 SCIGRESS MO I/Fに同梱されています。MOPAC2009計算エンジン本体は、別途入手/購入が必要です。・MD-ME ・LAMMPS I/F 富士通独自開発の本格的な分子動力学プログラムです。気体・溶体・固体など、さまざまな系の反応のダイナミクスを計算でき、また拡散定数、速度自己相関関数など、さまざまな二次解析機能に対応しています。計算には、MD I/Fが必要です。米国のSANDIA国立研究所が中心になって開発を進めるオープンソースの分子動力学計算プログラムLAMMPS用インターフェースです。 SCIGRESS MD I/Fに同梱されています。LAMMPS計算エンジン本体は、別途入手が必要です。 * Windows®は、Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標です。Pentium®は、 Intel Corporationの米国およびその他の国における登録商標です。 * Gaussian®はGaussian社の登録商標です。 * MOPAC®は、Stewart Computational Chemistry (SCC) 社の登録商標です。 * CONFLEX®はコンフレックス社の登録商標です。 * SCIGRESS PHASE I/Fは、東京大学生産技術研究所計算科学技術連携研究センターが実施した、文部科学省次世代IT基盤構築のための研究開発「革新的シミュレーションソフトウェアの研究開発」プロジェクトの成果を富士通株式会社が商用ライセンスの許諾を受けて、独自に商用化したものです。富士通株式会社テクニカルコンピューティング・ソリューション事業本部 HPCアプリケーション統括部〒261-8588 千葉市美浜区中瀬1-9-3 幕張システムラボラトリ TEL: 043-299-3680, FAX: 043-299-3011 MAIL: [email protected] インターネットで製品情報がご覧になれます。 URL: http://jp.fujitsu.com/solutions/hpc/app/scigress/ Copyright 2014FUJITSU LIMITED 2014年4月