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基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):6650695閱讀:471來源:國知局
專利名稱:基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域,是一種利用網(wǎng)格技術(shù),可視化技術(shù)的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整
合方案。
背景技術(shù)
目前,計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域包括的應(yīng)用程序已經(jīng)有數(shù)百種,但各類應(yīng)用側(cè)重的方向不同,即便一些主流的應(yīng)用,計(jì)算方法也不盡相同,譬如Gaussian, Molpro, Q-Chem側(cè)重于非經(jīng)驗(yàn)方法(Non-empirical Methods) ;AMPAC, MOPAC, WebMO側(cè)重于半經(jīng)驗(yàn)方法(Semiempirical Methods) ;Alchemy, AMBER, Tinker 側(cè)重于分子力學(xué)和力場方面 (Molecular Mechanic&Force Field) ;GR0MACS, NAMD 側(cè)重于分子動(dòng)力學(xué)方面的計(jì)算 (Molecular Dynamics)。然而,計(jì)算化學(xué)家往往同時(shí)需要多種軟件來完成計(jì)算任務(wù),但各種軟件本身存在異構(gòu)性,在計(jì)算能力上也存在差異,即便同一類型的計(jì)算軟件,在計(jì)算化學(xué)家群體也存在不同的使用偏好。常見的解決方案是構(gòu)造一個(gè)整合各類主流計(jì)算化學(xué)應(yīng)用的跨平臺(tái)系統(tǒng)。WebMO 采用瀏覽器/服務(wù)器(BiOwser/Server)架構(gòu),用戶通過瀏覽器可提交作業(yè)到遠(yuǎn)程計(jì)算服務(wù)器;GridChem是nUC的網(wǎng)格子項(xiàng)目,提供部分計(jì)算化學(xué)軟件的遠(yuǎn)程作業(yè)提交功能; CSE-Online (Computational Science and Engineering-Online)是基于 TeraGrid 的一個(gè)整合平臺(tái),提供計(jì)算化學(xué)、分子生物學(xué)和力學(xué)方面的計(jì)算;CCG (ComputationalChemistry Grid)是美國自然科學(xué)基金支持的整合分布式計(jì)算化學(xué)資源的項(xiàng)目??偠灾?,越來越多的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用傾向于基于網(wǎng)格,主要有以下兩方面的原因在同一臺(tái)主機(jī)上安裝多個(gè)計(jì)算化學(xué)軟件存在兼容性問題;大規(guī)模耗時(shí)的作業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單機(jī)的計(jì)算能力。目前國內(nèi)還沒有類似的系統(tǒng)整合計(jì)算化學(xué)資源。隨著國家網(wǎng)格(CNGrid)的發(fā)展, 使得整合分布是資源有了一個(gè)較好的平臺(tái)。首先,網(wǎng)格是一個(gè)協(xié)調(diào)資源共享的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施,可以利用高性能計(jì)算機(jī)或閑置資源完成大規(guī)模計(jì)算?;诰W(wǎng)格,一方面可以屏蔽底層不同應(yīng)用的異構(gòu)性,網(wǎng)格能夠組織各種不同應(yīng)用,而暴露給用戶的只是封裝好的服務(wù),因此,用戶不必關(guān)心應(yīng)用的組織形式和存在位置;另一方面豐富的網(wǎng)格資源為高性能計(jì)算提供保障,按照網(wǎng)格的設(shè)計(jì)理念,任何并行計(jì)算機(jī)、集群都可以作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn),多個(gè)地域上不同的結(jié)點(diǎn)協(xié)同工作,組成一個(gè)超級(jí)資源庫。其次,集成環(huán)境是一個(gè)對(duì)不同應(yīng)用進(jìn)行再封裝的概念,兼具各種不同應(yīng)用的特點(diǎn)。 計(jì)算化學(xué)應(yīng)用軟件種類的多樣,就決定了其用戶界面和操作的差異。構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái), 吸收各種應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn),使用戶能夠通過這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行分子建模、可視化、計(jì)算以及結(jié)果獲取,享受便捷的一站式服務(wù),無疑提升了用戶體驗(yàn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,通過提供一種基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),以使用戶能夠通過這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分子建模、可視化、計(jì)算以及結(jié)果獲取,享受便捷的一站式服務(wù)。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的一種基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),該整合系統(tǒng)是一個(gè)架構(gòu)在網(wǎng)格中間件上的前后端處理三層結(jié)構(gòu),包括分布式的化學(xué)資源部、網(wǎng)格中間件部、操作界面部;分布式的化學(xué)資源部分布在不同的網(wǎng)格結(jié)點(diǎn),該部內(nèi)設(shè)有安裝了計(jì)算化學(xué)應(yīng)用軟件的計(jì)算資源和與化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的概念及方法的化學(xué)知識(shí)單元;網(wǎng)格中間件部屏蔽后端應(yīng)用異構(gòu)性,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的共享和協(xié)作,并形成一個(gè)超過單機(jī)能力的計(jì)算平臺(tái);包括服務(wù)接口單元、作業(yè)調(diào)度單元以及知識(shí)庫單元;操作界面部包括,將分子結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分子建模單元,采用顯示分子的三維結(jié)構(gòu)的分子可視化單元,協(xié)助用戶將作業(yè)提交到網(wǎng)格,并監(jiān)控、操作和下載的作業(yè)管理單元以及管理社區(qū)單元;分子建模單元,設(shè)定原子是建模的最小單位,原子之間存在化學(xué)鍵,分子為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),分子為鏈的集合,鏈由在空間中重疊的三維結(jié)構(gòu)原子球構(gòu)成;每一個(gè)原子球σ (Pi,r,) 有兩部分,Pi為原子球的中心位置,^為原子半徑,所有原子球重疊在一起,構(gòu)成了集合AG ; 當(dāng)兩個(gè)原子之間存在化學(xué)鍵構(gòu)成時(shí),所有化學(xué)鍵構(gòu)成了集合BG。原子球集合和化學(xué)鍵集合的并集構(gòu)成了分子鏈C,而多個(gè)分子鏈構(gòu)成了分子M ;以下是分子建模的數(shù)學(xué)定義
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),該整合系統(tǒng)是一個(gè)架構(gòu)在網(wǎng)格中間件上的前后端處理三層結(jié)構(gòu),包括分布式的化學(xué)資源部、網(wǎng)格中間件部、操作界面部;其特征在于所述的分布式的化學(xué)資源部分布在不同的網(wǎng)格結(jié)點(diǎn),該部內(nèi)設(shè)有安裝了計(jì)算化學(xué)應(yīng)用軟件的計(jì)算資源和與化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的概念及方法的化學(xué)知識(shí)單元;所述的網(wǎng)格中間件部屏蔽后端應(yīng)用異構(gòu)性,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的共享和協(xié)作,并形成一個(gè)超過單機(jī)能力的計(jì)算平臺(tái);包括服務(wù)接口單元、作業(yè)調(diào)度單元以及知識(shí)庫單元;所述的操作界面部包括,將分子結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分子建模單元,采用顯示分子的三維結(jié)構(gòu)的分子可視化單元,協(xié)助用戶將作業(yè)提交到網(wǎng)格,并監(jiān)控、操作和下載的作業(yè)管理單元以及管理社區(qū)單元;所述的分子建模單元,設(shè)定原子是建模的最小單位,原子之間存在化學(xué)鍵,分子為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),分子為鏈的集合,鏈由在空間中重疊的三維結(jié)構(gòu)原子球構(gòu)成;每一個(gè)原子球σ (Pi, Γ )有兩部分,Pi為原子球的中心位置,為原子半徑,所有原子球重疊在一起,構(gòu)成了集合 AG ;當(dāng)兩個(gè)原子之間存在化學(xué)鍵構(gòu)成時(shí),所有化學(xué)鍵構(gòu)成了集合BG。原子球集合和化學(xué)鍵集合的并集構(gòu)成了分子鏈C,而多個(gè)分子鏈構(gòu)成了分子M ;以下是分子建模的數(shù)學(xué)定義AS = [I- :V< E< Siis', r; e Λ1SS = < .%# SAfiJC = AG U BG M = UC所述的作業(yè)管理單元包括視圖模塊、模型模塊以及控制器模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),其特征在于所述的化學(xué)鍵為單鍵、雙鍵、三鍵或苯環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),其特征在于所述的視圖模塊由用戶登錄單元、用戶注銷單元、作業(yè)管理執(zhí)行單元以及信息監(jiān)控單元組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),其特征在于所述的模型模塊由更新界面單元、修改數(shù)據(jù)單元以及動(dòng)作相應(yīng)單元組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),其特征在于所述的控制器模塊由監(jiān)聽器單元、動(dòng)作映射單元以及通知響應(yīng)動(dòng)作單元組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)格的計(jì)算化學(xué)應(yīng)用整合系統(tǒng),包括分布式的化學(xué)資源部、網(wǎng)格中間件部、操作界面部;分布式的化學(xué)資源部分布在不同的網(wǎng)格結(jié)點(diǎn),該部內(nèi)設(shè)有安裝了計(jì)算化學(xué)應(yīng)用軟件的計(jì)算資源和與化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的概念及方法的化學(xué)知識(shí)單元;采取對(duì)資源的共享和協(xié)作,并形成一個(gè)超過單機(jī)能力的計(jì)算平臺(tái);包括服務(wù)接口單元、作業(yè)調(diào)度單元以及知識(shí)庫單元;將分子結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分子建模單元,采用顯示分子的三維結(jié)構(gòu)的分子可視化單元,協(xié)助用戶將作業(yè)提交到網(wǎng)格,并監(jiān)控、操作和下載的作業(yè)管理單元以及管理社區(qū)單元。用戶能夠通過這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分子建模、可視化、計(jì)算以及結(jié)果獲取,享受便捷的一站式服務(wù)。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102609246SQ201110023949
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者劉倩, 張寶花, 段啟智, 遲學(xué)斌, 金鐘 申請人:中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心
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