著者
桑原 卓哉
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.19, no.4, pp.285-288, 2017-10-31 (Released:2018-10-31)
参考文献数
3
著者
安藤 嘉倫
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.19, no.2, pp.99-104, 2017-04-30 (Released:2018-04-30)
参考文献数
18

本記事では「京」コンピュータと汎用分子動力学計算ソフトウェアMODYLAS を用いて行った電解質水溶液中でのポリオウィルスエンプティカプシドの全原子分子動力学計算の概要を説明する. 生体系で重要な長距離静電相互作用を, 大規模並列に適した高速多重極展開法(FMM) により計算することで, 1,000 万原子規模の巨大系についても長時間の分子動力学計算を可能とした. 平衡状態でのトラジェクトリに対する解析から, ポリオウィルスカプシドの安定性についての分子論的知見を得た. 研究の過程で生じた大規模系特有の問題についても記す.
著者
堀越 篤史
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.19, no.1, pp.42-47, 2017-01-31 (Released:2018-01-31)
参考文献数
13

南部力学とは,一般化されたハミルトン力学である.南部力学はシンプレクティック性を持たないが,ハミルトン力学系におけるシンプレクティック数値積分法に似た,相空間の体積要素を保存する数値積分法を構成できる.オイラーのコマを例に,南部力学系における体積保存数値積分法を解説する.
著者
野口 博司
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.15, no.4, pp.265-268, 2013-10-31 (Released:2014-10-31)
参考文献数
16

本連載では粒子描像の流体力学計算手法, 散逸粒子動力学法(dissipative particle dynamics, DPD)とmulti-particle collision dynamics (MPC)について解説する. 一回目は各手法の簡単な説明と手法間の関係について説明する.
著者
横田 理央
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.14, no.2, pp.85-89, 2012-04-30 (Released:2013-04-30)
参考文献数
11

Treecode やFMM などのアルゴリズムはN 個の粒子同士の相互作用の計算量を精度と引き換えにO(N2) からO(N logN) もしくはO(N) に軽減することができる.これらの手法では,粒子をセルに分割し木構造を構築した後,その木構造を走査しながらセル単位で相互作用を計算する.このとき,木構造の走査は並列化が容易でありGPU 上での計算に向いているが,木構造の構築はGPU への実装の際に多少の工夫を要する.ここでは,GPU 上での木構造の構築の一例を示すとともに,性能向上に必要なアルゴリズム上の工夫に関する検討を行う.
著者
大槻 道夫
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.16, no.2, pp.88-93, 2014-04-30 (Released:2015-06-03)
被引用文献数
1

砂や粉などの大きさを持った粒子が多数集合した粉体は,その中に含まれる粒子の密度があるしきい値より低い場合は流体的に振る舞う一方,そのしきい値より高い場合は固体的な振る舞いをしめす.この密度による状態変化はジャミング転移と呼ばれ,転移点近傍で様々な臨界的性質が観測される.近年のシミュレーションや現象論を用いた研究によって,その臨界指数や転移のタイプが粒子間相互作用のような系の詳細に対して強い依存性を示すことがわかってきた.
著者
高橋 英明
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.16, no.1, pp.51-54, 2014-01-31 (Released:2015-07-10)
参考文献数
11

大規模系の電子状態計算において要となるKohn-Sham の密度汎関数法(DFT)について,そのいくつかの問題点をレビューする.その1つは,Kohn-Sham 法において変分探索する電子密度の集合にある.通常のやり方では,実際には,相互作用の無い参照系の「基底状態」電子密度の集合のみを探索することになる.この密度の集合は,本来探索すべきN-表示可能な密度の部分集合にしかなっていないので,正しい電子密度に辿りつけない可能性がある.また,全エネルギーへの寄与の大きな交換汎関数Ex[n]について,これまでの主流の汎関数開発の経緯とその設計指針を論じ,それらとは異なる始点を持つBecke-Roussel 汎関数の概要と利点を紹介する.現在の主流の交換汎関数は一様な電子ガスの交換ホールをモデルとして構築されているが,このモデルは,原子や分子のように,その外縁部の密度が一様性から著しく逸脱する場合には適切ではない.Becke-Roussel のモデルは,原子,分子系の応用にとって理にかなった描像を与えるものである.
著者
三上 益弘
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.20, no.2, pp.108-112, 2018-04-30 (Released:2019-07-04)
参考文献数
32

初回は,モンテカルロ法と分子動力学法の誕生の歴史について述べたい.モンテカルロ(MC)法の誕生の契機は第二次世界大戦中の原子爆弾の開発において,媒質中の中性子拡散を正確に予測するために,主としてスタン・ウラムにより創始され,フォン ノイマンはその命名者となった.一方,分子動力学(MD)法は,アルダーらにより,剛体球系で創始され,ソフトコア系に拡張され結晶の放射線損傷のシミュレーションに適用された.その後,MC, MD法ともに物質科学に本格的に利用されるようになった.
著者
島津 彰
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.16, no.3, pp.157-162, 2014-07-31 (Released:2015-08-15)
参考文献数
7

高分子素材を対象とした分子シミュレーションの産業利用について紹介する.高分子内の物質移動に着目し,分子動力学法を燃料電池用電解質膜と逆浸透膜に使われる高分子素材研究に応用した.また,スーパー コンピュータ「京」を利用した分子動力学法によって,高分子系粘着剤の接着界面における分子の振る舞いに関する知見を得た.高分子素材研究において,分子シミュレーションはしばしば素材設計に有効な分子レベルの知見を与えてくれる.
著者
優 乙石 杉田 有治
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.19, no.2, pp.75-80, 2017-04-30 (Released:2018-04-30)
参考文献数
25

細胞質の体積の約 30%は,生体分子で占められている.このような混み合った環境下では生体分子の立体 構 ,動態,反応性が希薄溶液環境と大きく異なることは従来の研究から示唆されているが,原子・分子レ ベルの解像度では十分に理解されていなかった.我々はバクテリア(マイコプラズマ・ジェニタリウム)の 細胞質を原子解像度でモデリングし,「京」コンピュータ上で超並列分子動力学シミュレータ GENESIS を用 いた大規模計算を行い,細胞内の生体分子ダイナミクスを原子レベルで再現した.さらに,得られたデータ から蛋白質-代謝物の相互作用や代謝物の細胞内動態を詳細に解析し,新たな知見を得た.
著者
渡辺 秀和
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.13, no.3, pp.134-138, 2011

二次高調波発生,電子和周波発生,分子動力学,分子軌道法を総合的に用いて,空気/水界面におけるクマリンC110 分子の挙動を,分子論的に詳しく調べた.実験的手法と理論的手法を組み合わせることで,水和構造や分子配向などの,界面分子の振る舞いが詳細に研究できるので,今後の界面研究における標準的な方法として定着することが考えられる.
著者
志賀 基之
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.14, no.2, pp.102-105, 2012-04-30 (Released:2013-04-30)
参考文献数
15

近年の大型並列計算機の発展とともに分子シミュレーションと電子状態計算を統合した第一原理シミュレーションが普及し,国際標準になりつつある.これを用いて,従来では扱えなかった複雑な化学反応動力学や,光吸収や電磁場応答のような電子状態由来の物性などを対象に,さまざまな応用研究が広まっている.本稿では,電子状態理論の基礎をなす Hartree-Fock 法について,分子シミュレーションとの接点を少し意識しながら再考したい.
著者
宮田 竜彦
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.17, no.2, pp.98-104, 2015-04-30 (Released:2016-04-30)

溶液の熱力学的安定性を議論する際,最も重要な物理量のひとつは溶媒和自由エネルギーである.3D-RISM 理論は溶質分子周りの溶媒の分布関数を記述する統計力学理論のひとつであり,分布関数から溶媒和自由エネルギーを求めることができる.3D-RISM 理論の問題点のひとつは溶質の内部自由度凍結であるが,著者らはMD 法と組み合わせる方法でこの問題の解決を試みた.また,3D-RISM 理論は精度の問題も抱えている.溶媒和自由エネルギーの高精度化のためには,LJ 項の高精度化が重要であることが既往の研究から示唆されていたが,最近,著者らはLJ 項の高精度化の糸口を見つけた.この発見は,LJ 系においてブリッジ関数の満たすべき必要条件と解釈できるものである.
著者
志賀 基之
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.15, no.2, pp.116-119, 2013-04-30 (Released:2014-04-30)
参考文献数
8

近年の大型並列計算機の発展とともに分子シミュレーションと電子状態計算を統合した第一原理シミュレーションが普及し,国際標準になりつつある.これを用いて,従来では扱えなかった複雑な化学反応動力学や,光吸収や電磁場応答のような電子状態由来の物性などを対象に,さまざまな応用研究が広まっている.本稿では,電子状態理論の基礎をなすHartree-Fock 法について,分子シミュレーションとの接点を少し意識しながら再考したい.
著者
川井 敦 福重 俊幸 中里 直人 成見 哲
出版者
分子シミュレーション研究会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.14, no.2, pp.81-84, 2012-04-30 (Released:2013-04-30)
参考文献数
4

GPU を使用するためにはアーキテクチャや開発環境の使用法を学び,既存のプログラムに変更を加えねばなりません.PC クラスタのような分散環境を用いる場合には,プログラムの変更はさらに煩雑になります.これらの手間を軽減するために,我々はGoose とDS-CUDA という2 つのツールを開発しました.
著者
山本 量一
出版者
分子シミュレーション学会
雑誌
アンサンブル (ISSN:18846750)
巻号頁・発行日
vol.20, no.3, pp.173-178, 2019-07-31 (Released:2019-07-31)
参考文献数
8

概要 実験技術の進歩に伴い,アクティブマター(エネルギーを消費しながら自発運動する人工物の系や,微生物・細胞などの生物由来の系)に対しても,近年物理学的な視点から定量的実験が行われるようになってきた.外力や環境の変化によって非平衡状態がもたらされる通常の系とは異なり,構成要素の自発的運動によってアクティブマターは初めから強い非平衡状態にある.これらの系では特異な集団運動がしばしば出現するが,その物理的な機構や役割に対する理解はほとんど進んでおらず,計算科学的アプローチに期待が集まっている.最近のシミュレーションによる先駆的な試みにより,生体組織内部で見られる細胞の複雑な集団運動が簡単な機構で起こり得ることが示されつつあり,今後の発展に注目したい.本稿では,アクティブマターのモデリングに関する我々自身の研究例として,マイクロスイマー(粘性流体中を泳動する微生物や人工物)の集団運動,及び基板上で遊走・増幅する細胞の集団運動について概要を紹介する.