معیار GROMACS چیست و چه کاربردی دارد؟
معیار GROMACS، دنیای علوم بین رشته‌ای در جهت هرچه بهتر شدن تحقیقات هر روز با یک تغییر جدید روبرو است. علم کامپیوتر و نرم‌افزار در بسیاری از علوم پایه مخصوصا شیمی و فیزیک تغییرات بزرگی بوجود آورده است. بسیاری از نرم‌افزارها در حال حاضر به گونه‌ای عمل می‌کنند که مسیر رسیدن به تحقیقات سریعتر و درست تر گردد.
معیار GROMACS در حقیقت یک برنامه نرم‌افزاری برای بررسی و شبیه‌سازی مولکول‌های پروتئین و چربی و اسیدهای نوکلئیک است. این برنامه نرم‌افزاری اولین بار در بخش شیمی دانشگاه گرونینگن هلند مورد استفاده قرار گرفت و تهیه و گسترش پیدا کرد و در حال حاضر در سراسر دانشگاههای دنیا برای تحقیقات مورد استفاده قرار می‌گیرد. و همچنین به عنوان یک معیار تست پردازنده‌های سرور به کار رفته است.
معیار GROMACS از سریع‌ترین و محبوب‌ترین برنامه‌های نرم‌افزاری است که به راحتی روی اکثر سی پی یو‌های کامپیوتر قابل نصب است.
معیار GROMACS به صورت رایگان در اختیار تمامی محققان قرار دارد. در سال 1991 در گروه شیمی بیوفیزیک دانشگاه گرونینگن هلند این برنامه نرم‌افزاری تهیه شد تا بتوان یک شبیه‌سازی شیمیائی را به صورت برنامه نرم‌افزاری ایجاد کرد.
معیار GROMACS مخفف نام Groningen Machine for Chemical Simulations است.این برنامه نرم‌افزاری بر اساس زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده است.
برنامه نرم‌افزاری معیار GROMACS
معیار GROMACS در چه بخش‌هایی استفاده می‌شود؟
معیار GROMACS یکی از پرکاربردترین کدهای نرم‌افزاری است که به عنوان یک منبع آزاد در شیمی برای شبیه‌سازی دینامیکی مولکول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این برنامه نرم‌افزاری شامل ابزار و بخش‌هایی آماده‌سازی، تجزیه و تحلیل در خود است. با استفاده از محاسبات پیشرفته به محاسبه انرژی آزاد مولکول‌ها در تحقیقات شیمی و بیوشیمی کمک بزرگی می‌کند. دقت بالا و سرعت در انجام محاسبات از نکات مثبت این برنامه نرم‌افزاری است.
چگونه می‌توان از معیار GROMACS استفاده کرد
شما می‌توانید این برنامه نرم‌افزاری را بعد از نصب روی سیستم خود به راحتی به اجرا درآورده و محاسبات خود را انجام دهید. از خصوصیات خوب این برنامه نرم‌افزاری قابلیت اجرای آن بر روی اکثر سیستم‌ها است.
محاسباتی که می‌توان انجام داد
چگونه برنامه نرم‌افزاری معیار GROMACS را نصب کنیم
برای اجرا شدن این برنامه لازم است به چند نکته مهم توجه کنید:
- اطلاعات و برنامه‌های کامپیوتر خود را بروز رسانی کنید
- اطلاعات برنامه نرم‌افزاری را با دقت برای سیستم خود اجرا کنید
- برنامه را نصب کنید
- به راحتی آن را مورد استفاده قرار دهید
این برنامه نرم‌افزاری با تغییرات جزئی در بخش‌هایی از ویندوز کامپیوتر به راحتی بر روی تمام ویندوز‌ها قابل اجرا است.
تغییرات مفیدی که معیار GROMACS در سال 2020 داشته است چیست؟
در سال 2020 تغییرات گسترده‌ای در برنامه نرم‌افزاری معیار GROMACS صورت گرفته است که حاصل همکاری طولانی مدت NVIDIA و توسعه دهندگان معیار GROMACS است. حاصل این تلاش مشترک بوجود آوردن یک عملکرد فوق‌العاده و سریع برای بررسی سیستم‌های بیو مولکولی است. قبلا از چند سیستم محاسباتی برای بدست آوردن محاسبات در این سیستم استفاده می‌شد، ولی با تغییراتی که در سال 2020 روی آن ایجاد شد همه محاسبات در یک زمانبندی مشخص توسط یک بخش انجام می‌شود که نتیجه آن بهتر و دقیق‌تر انجام شدن محاسبات است.
تغییرات محاسبات در طول سال‌های 2019 و 2020
از تغییرات مهم دیگری که در این سیستم صورت گرفته است می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود عملکرد برنامه بر اساس نوع مولکول و انرژی که هر هسته تولید می‌کند که باعث کاهش زمان محاسبه انرژی آزاد مولکول‌ها در برنامه جدید شده است؛
- ارتباط مستقیم با GPU؛
- محاسبه دقیق هسته‌های پیوند خورده مولکولی و انرژی آزاد آنها در این برنامه؛
- محاسبه جزئیاتی مانند سطح شیب دار و دیگر محاسبات به برنامه؛
مثال‌هایی از اجرا
- در ابتدا از بخش بایگانی اطلاعات کامپیوتر اطلاعات مربوط به نمونه‌های خود را انتخاب می‌کنیم. و توسط برنامه محاسبات را برای یکی از داده‌های انتخاب شده آغاز می‌کنیم؛
- با بررسی تعداد رشته‌های مولکولی که می‌خواهید مورد بررسی قرار دهید و همچنین رتبه‌بندی آنها می‌توانید به یک پیکربندی صحیح از داده‌ها و اطلاعات ورودی برسید و نتیجه‌های بهتر را با بررسی بدست آورید؛
شبیه‌سازی‌هایی که توسط این معیار انجام می‌شوند یا به صورت پیش فرض خودکار هستند و یا به صورت پیش فرض فعال در برنامه قرار دارند که این خصوصیت باعث ایجاد ویژگی‌های زیر در برنامه می‌شود:
- ایجاد شبیه‌سازی سه بعدی برای مولکول‌هایی که در برنامه برای بدست آوردن نقشه چگالی سه‌بعدی قرار می‌گیرند؛
- ایجاد یک رابط کاربری برای مدیریت شبیه‌سازی‌های پیچیده، جریان داده‌ها و کدهای توسعه دینامیک مولکولی که قابل جابجایی هستند؛
- استخراج اطلاعات حتی از داده‌های واحدی که در برنامه وارد می‌شود؛
- یکپارچه‌سازی اطلاعات؛
- اجرای کامل شبیه‌سازی و سازگار با نمونه مورد نظر با استفاده از انواع روش‌های شبیه‌سازی پشتیبانی شده و محاسبه محدودیت‌ها و بروز رسانی مختصات؛
با توجه به تمام نکاتی که در مورد مناسب بودن این برنامه نرم‌افزاری برای استفاده از محاسبات پیچیده شیمی و بیوشیمی شد ممکن است این سوالات پیش بیاید که:
- چرا باید از برنامه نرم‌افزاری که به صورت رایگان در اختیار محققان قرار گرفته است استفاده کرد؟
- آیا ممکن است این برنامه نرم‌افزاری با هدف جمع‌آوری اطلاعات بدون هزینه برای مراکز تحقیقاتی خاصی باشد؟
- نتایج به دست آمده در این نرم‌افزار تا چه اندازه می‌تواند پایه و اساس تحقیقات علمی قرار بگیرد؟
واضح است که این سوالات در ذهن هر پژوهشگری ایجاد شود و گاهی به اعتبار برنامه‌ای که در اختیار او قرار گرفته است شک کند. اما مسلما تهیه کنندگان این برنامه در نظر داشته‌اند تا نتایج کار خود را در اختیار دیگر محققان قرار دهند و آنها نیز با بررسی نقاط ضعف و قوت برنامه به پیشرفت آن کمک کنند. در حقیقت در بهبود این برنامه و شناسایی نقاط ضعف و قوت آن یک گروه چند ملیتی با هوش و خلاقیت‌های متفاوت همکاری دارند.
محاسبات مربوط به یک مولکول پروتئینی
