如何学分子模拟的软件

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

当今分子模拟已经成为很多领域学术研究的主流方法。多年前，因为计算量的原因，很多情况下，MC方法是首选，特别是只关心平衡体系，关心相边界行为的时候。随着计算资源的增加、计算成本的降低、一些研究对象的平衡态的体系已经几乎被做烂了，科研工作者慢慢关心动力学行为，非平衡特征，致力于发现新的现象，新的物理规律（总要有事做，有饭吃吧），于是MD越来越普及，用的人也越来越多。

除了极端的方法学工作者，一般情况下，MD的结果更容易被实验研究这，审稿人接受。

当一个方法被大家普遍接受且研究所需要成本降低时，对应于这个方法的产品，也就是我们的模拟软件就会雨后春笋的出来了。因为，不同的人研究对象不同，所用的相互作用不同，数据处理的思路等等不同，会出现多种版本的软件：不同的团队开发，面向不同用户群的软件。

问题是，如果学一个软件呢？我的经验是把软件的核心部分，即MD的基本原理和实现算法搞明白，弄清楚。这些懂了，任何软件都容易上手，那么我们下面讲讲哪些是基础。

1. 知道一个核心，MD就是解多粒子体系的牛顿方程（F=ma）,多粒子下，我们不是直接面对F，而是粒子间相互势 U， 而二者有直接关系 F= – （倒三角） U。一般情况下，U是坐标的函数。

2. 上面懂了后，我们想得到粒子的运动。U（或者说是势函数）要先定，这就是建模了，不同体系，U会不同；决定U的就是粒子间相互作用的参数了，这些参数完全知道了，在全原子的情况下就叫力场。

3. 要让计算机明白你的上述信息，你要按照机器要求（格式）写文件，这就是输入数据，包含坐标、力场参数，复杂体系还要包含研究对象的分子内结构等。【这就是学软件必须遵守的，不要问他们为啥用这种格式，软件开发者喜欢罢了】

4. 接下来一步就是要了解算法（如何解方程）了，常见的velocity-verlet, 蛙跳，控温空压方法（统计物理的一些基本概念）大致了解，不需要很懂，因为你接触不了这些算法，知道他们参数意义就行了。了解了之后你才会写控制文件（也就是你的研究对象遵循的运动规律，有了控温空压），才能判断自己写的对否。

5. 对计算加速的处理方法也要了解，比如近邻列表、box类型、相互作用势的处理等等。

6. 最后一步，就是数据如何处理了，不同学科肯定不同，这种数据处理的方法，和你的学科知识紧密相连，多读文献，多看专业的书才是王道。这个基础和模拟软件关系不大。

简单的说，软件的学习，会写正确的 data（坐标、分子拓扑链接）文件，会写正确的in（运动规律）文件就行了（正确有两个层次：一是能Run,二是算出来是符合物理规律的）。其他不是软件能帮大家解决的，特别是模拟的经验性的东西，需要不断的交流（www.isimuly.com）和探索。只是格式上学会了写Data,in文件（这是方法的核心部分），不一定会建模和数据处理（研究问题的核心部分）。