LAMMPS — гибкий инструмент моделирования материалов на основе частиц на атомном, мезоскопическом и континуальном масштабах

С момента выпуска классического симулятора молекулярной динамики LAMMPS в виде открытого исходного кода в 2004 году он стал широко используемым инструментом моделирования материалов на основе частиц в диапазоне пространственных масштабов от атомного через мезоскопический до континуального. Его популярность обусловлена широким набором моделей взаимодействия частиц для различных материалов, возможностью работы на любой платформе — от одного ядра ЦП до крупнейших суперкомпьютеров с ускорителями — и предоставлением пользователям контроля над деталями моделирования либо посредством входного скрипта, либо путем добавления кода для новых межатомных потенциалов, ограничений, средств диагностики и других функций, необходимых для их моделей. В результате сотни специалистов внесли вклад в разработку новых возможностей LAMMPS, объем которого вырос с пятидесяти тысяч строк кода в 2004 году до одного миллиона строк в настоящее время. В статье описываются несколько фундаментальных алгоритмов, используемых в LAMMPS, а также проектные стратегии, благодаря которым система стала гибкой как для пользователей, так и для разработчиков. Кроме того, освещаются некоторые недавно добавленные возможности, ставшие возможными благодаря этой гибкости, включая динамическую балансировку нагрузки, визуализацию в процессе выполнения, модели динамики магнитных спинов и межатомные потенциалы машинного обучения с квантовой точностью. Название программы: Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) Ссылка CPC Library на файлы программы: https://doi.org/10.17632/cxbxs9btsv.1 Репозиторий разработчиков: https://github.com/lammps/lammps Лицензионные условия: GPLv2 Языки программирования: C++, Python, C, Fortran Дополнительные материалы: https://www.lammps.org Суть задачи: Многие научные приложения в физике, химии, материаловедении и смежных областях требуют параллельного, масштабируемого и эффективного построения длинных, устойчивых траекторий классической динамики частиц. В рамках этого общего определения задачи существует большое разнообразие вариантов применения, различающихся моделями взаимодействия частиц, внешними ограничениями, а также временными масштабами и дли...