第1回lammps初心者向け講習会...2017/11/21 · 第1回lammps初心者向け講習会...

第1回LAMMPS初心者向け講習会

高度情報科学技術研究機構（RIST）利用支援部　吉澤香奈子

2017年11月21日（火）　RIST東京事務所

1

Outline•  MateriAppsLIVE!の設定•  LAMMPSについて

–  力場（ポテンシャル）について–  実行時エラー

•  LAMMPSのexamplesの実行–  melt,micelle,colloidを実行する–  計算結果をVMDで可視化する

–  micelleと colloidを3次元化する

•  サイズを大きくした計算•  restartを行う•  付録

2

MateriApps, 2013-2017. All rights reserved.

MateriApps LIVE! とは？ • 仮想マシンでの利用やUSBメモリから直接ブートできる Live Linux

• Windows、Mac などで利用可 • インストール作業なしで物質科学アプリを実行できる

• バージョン1.12公開 (2017年7月17日) • 計算物質科学系の公開アプリ・ツールを収録

•  abinit, AkaiKKR, ALPS, CP2K, Feram ,ERmod, DSQSS, Gromacs, HΦ, LAMMPS, mVMC, OpenMX, Quantum Espresso, SMASH, xTAPP 等

• ParaView, Tapioca, VESTA, VMD, XCrysDen… • GAMESS, VMDには自動インストーラーを準備

• MateriApps LIVE! サイトからダウンロード可能 •  2013年7月以来、3000+ コピーを配布

MateriApps, 2013-2017. All rights reserved. 3


• VirtualBox インストーラ: VirtualBox-*-OSX.dmg, VirtualBox-*-Win.exe(https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads からダウンロード可)

• MateriApps LIVE! VitualBox 仮想ディスクイメージ: MateriAppsLive-*-i386.ova(http://sourceforge.net/projects/materiappslive/files/ からダウンロード可)

• ドキュメントREADME.html, README-en.htmlhttps://github.com/cmsi/MateriAppsLive/wiki/MateriAppsLive-ova

必要なファイルのダウンロード



VirtualBox からの起動方法 ✓ USB メモリのファイルをパソコンに差し込む ✓ インストーラをダブルクリックして VirtualBox をインストール

• Windows版: VirutalBox-5.*-Win.exe • Mac版: VirtualBox-5.*-OSX.dmg • 途中の質問には適当に答える

✓  MateriApps LIVE! のインポート • MateriAppsLive-*-i386.ova をダブルクリック • VirtualBox が起動してインポート画面が開くので、「インポート」ボタンを押す

•  2～3分かかるが完了するとマネージャーが起動

• ホスト (ホストOS) : もともと動いている OS (Windows、Mac OS X など)のこと • 仮想マシン (ゲストOS) : VirtualBox の中で動いている OS (= MateriApps LIVE!)



VirtualBox の設定 ✓  設定: 不要なポップアップメッセージを非表示にする

• Windows: USBメモリからコピーした vbconfig.bat をダブルクリック • Mac OS X: vbconfig.command をダブルクリックあるいはターミナルで「sh vbconfig.command」を実行

✓  設定: ホストOSのディスクに仮想マシンからアクセスできるように 1.  VirtualBox マネージャー画面で MateriAppsLive-* を選択し「設定」 2.  「共有フォルダー」タブを開き、右側の「+」(新規共有フォルダーを追加します)をクリック

3.  「フォルダーのパス」の右側の「ｖ」マークをクリックし、「その他」を選択。さきほどUSBメモリからコピーしたフォルダーを選択する

4.  「自動マウント」をチェックし「OK」⇒ さらに「OK」 5.  仮想マシンを起動すると、3で選択したフォルダが、/media/sf_... の下に見える



VirtualBox からの起動 1.  「MateriAppsLive…」を選択

2.  起動ボタンを押す

3.  ログイン画面がでるまでそのまま待つ



MateriApps LIVE! へのログイン • しばらするとログイン画面が表示される • 下記の情報を使ってログイン

• ユーザ名(login): user • パスワード(password): live

• 右の画面が出れば成功 • 重要なボタン

• スタートメニュー • 終了



ターミナルの起動 • スタートメニュー「Accessories」の中の「LXTerminal」を選択



日本語キーボード、コピー&ペースト • 日本語キーボード(「＠」が「P」の右にあるタイプ)では、記号が正しく入力できません。その場合、以下の設定を行ってください • 「スタートメニュー」⇒「Accessories」⇒「LXTerminal」 • ターミナル(端末)が立ち上がるので「setxkbmap -layout jp」と入力しリターン • 「＠」が正しく入力できることを確認 •  (英語配列に戻したいとき: 「setxkbmap -layout us」)

• ホストOSでPDFファイルからコピーした文字列を、仮想マシンの端末でペーストする方法 • 端末上で右クリック ⇒「Paste」 •  あるいは、「shift」と「control」を同時に押しながら「V」 • 文字列のコピーは、右クリック ⇒「Copy」あるいは「shift + control + C」


LAMMPSについて•  Large-scaleAtomic/MolecularMassivelyParallelSimulator

hDp://lammps.sandia.gov/

•  並列計算機のために設計された分子動力学シミュレータ

–  物質系を構成する原子や分子の１つ１つに対する運動方程式を数値的に計算している

–  高並列計算のため2007年にC++でオブジェクト指向で完全に、rewriteされているオブジェクト指向 àコード拡張・公開 à多分野・多スケールに渡る計算

–  現在、粒子系統合シミュレータとして高い支持

•  ソースコードダウンロードhDp://lammps.sandia.gov/download.htmlStableversion(11Aug2017)：2017年11月21日現在ソースファイル名：lammps-stable.tar.gz（注）Stable以外の最新のコードもある　　　過去のメジャーなコード：hDp://lammps.sandia.gov/tars/

•  ドキュメントhDp://lammps.sandia.gov/doc/Manual.html 何か不明なことがあったら

このページを見る11

力場（ポテンシャル）について（１）•  LAMMPSForceFields

hDp://lammps.sandia.gov/doc/99/force_fields.html•  まずは、パッケージにある examples や potenXalsを参考にする。

（例）LAMMPSのパッケージ（lammps-stable.tar.gz）のlammps-11Aug17/potenXalsを参考にする。

•  目安としては、計算対象の物性が正しいものを選ぶ。（例）常温常圧の鉄は、体心立方格子構造（bcc構造）lammps-11Aug17/potenXals/Fe_mm.eam.fsを用いる#InteratomicpotenXal−EmbeddedAtomMethodpairstyleeam/fs#interacXonpairs,filename,Elementparameterspaircoeff∗∗Femm.eam.fsFe

•  自分でカスタマイズできるが、初心者には難しい。（à 専門家に相談）

•  力場（ポテンシャル）にこだわっても、結局は古典計算？経験的に決めるà過去の成功例、論文になっているポテンシャルを用いる。　　（非経験的に決めるなら第一原理計算）

入力ファイルの書式例

物性が正しいように決める

12

力場（ポテンシャル）について（２）•  ポテンシャルのデータベース

InteratomicPotenXalsRepositoryProjecthDps://www.ctcms.nist.gov/potenXals/（例）Al-NI：hDps://www.ctcms.nist.gov/potenXals/Al-Ni.html　　　　　　　Mishin-Ni-Al-2009.eam.alloyを用いる

•  分子モデリングソフトウェアで設定する　下記のURLなどを参考にする　Winmostar:hDps://winmostar.com/jp/manual_jp.html　Molby:hDp://molby.osdn.jp/doc/ja/index.html

13

実行時エラー（１）•  実行時にエラーが出た場合

ホームページhDp://lammps.sandia.gov/doc/SecXon_errors.html#error12.4.Errors:1-3bondcountisinconsistent

AninconsistencywasdetectedwhencompuXngthenumberof1-3neighborsforeachatom.Thislikelymeanssomethingiswrongwiththebondtopologiesyouhavedefined.

1-4bondcountisinconsistentAninconsistencywasdetectedwhencompuXngthenumberof1-4neighborsforeachatom.Thislikelymeanssomethingiswrongwiththebondtopologiesyouhavedefined.

AcceleratorsharingisnotcurrentlysupportedonsystemMulXpleMPIprocessescannotsharetheacceleratoronyoursystem.ForNVIDIAGPUs,seethenvidia-smicommandtochangethissecng.

AllanglecoeffsarenotsetAllanglecoefficientsmustbesetinthedatafileorbytheangle_coeffcommandbeforerunningasimulaXon.

…を参考にする。

14

実行時エラー（２）•  経験を積むとエラーの原因がわかりやすくなる。•  （例）colloidのパッケージが入ってない場合

examplesのcolloidを実行しようとすると、ERROR:Unknownpairstylecolloid(../force.cpp:246)Lastcommand:pair_style colloid12.5のエラーが出る。hDp://lammps.sandia.gov/doc/SecXon_errors.html#error12.4.Errors:のページには、UnknownpairstyleThechoiceofpairstyleisunknown.àmakeyes-colloidにように、 colloidのパッケージを入れれば解決する。　（パッケージのインストールについては、付録を参照）

入力ファイル（in.colloid）において、“pair_stylecolloid12.5”という指定が許されていない

15

LAMMPSのexamplesについて

•  2次元系（ビジュアル重視）–  colloid,crack,flow,fricXon,micelle,nemd,obstacle,shear

•  3次元系（簡単なもの）–  melt,pepXde

•  力場–  dreiding,kim,reax

•  高速化機能–  cuda,gpu,intel

例説明

melt rapidmeltof3dLJsystem

micelle self-assemblyofsmalllipid-likemoleculesinto2dbilayers

colloid bigcolloidparXclesinasmallparXclesolvent,2dsystem

pepXde dynamicsofasmallsolvatedpepXdechain(5-mer)

高分子物理向けのExamples

Ø  LAMMPSのexamplesLAMMPSパッケージ： lammps-11Aug17/examples（MateriAppsLIVE!：/usr/share/doc/lammps-doc/examples）

Ø  examplesの解説hDp://lammps.sandia.gov/doc/SecXon_example.html

16

高分子物理向けのexamples

•  melt:FCC格子状に並んだLJ粒子が溶けて拡散•  micelle:3要素からなるミセル系。会合していく

　　　　　2次元の計算（à 3次元への拡張を考える）

•  colloid:大きいコロイド粒子と小さいLJ粒子の系　　　　　2次元の計算（à 3次元への拡張を考える）　　　　　※COLLOIDpackageのインストールが必要　　　　　（本日の講習では、インストールされているもの　　　　　　を用いる。）

17

examples/melt（１）

melt:FCC格子状に並んだLJ粒子が溶けて拡散

# 3d Lennard-Jones melt

units ljatom_style atomic

lattice fcc 0.8442region box block 0 10 0 10 0 10create_box 1 boxcreate_atoms 1 boxmass 1 1.0

velocity all create 3.0 87287

pair_style lj/cut 2.5pair_coeff 1 1 1.0 1.0 2.5

neighbor 0.3 binneigh_modify every 20 delay 0 check no

fix 1 all nve

入力ファイル： in.melt

力場パラメータの設定

速度の設定

Lennard-Jones（LJ）古典粒子

格子定数：FCC0.8442シミュレーションボックスの指定à今は、4,000原子の計算

NVEアンサンブル

fixで系の制御

18

#dump id all atom 50 dump.melt#dump2allimage25image.*.jpgtypetype&#axesyes0.80.02view60-30#dump_modify2pad3#dump3allmovie25movie.mpgtypetype&#axesyes0.80.02view60-30#dump_modify3pad3thermo50run250

入力ファイル： in.melt　（続き）

# は、コメントアウトdump：出力形式の指定

計算実行（step）数

examples/melt（２）

19

実行準備

•  ホームディレクトリに作業ディレクトリを作る。(例:$HOME/lammps)$mkdirlammps

•  作成した作業ディレクトリへ移動する。 ($HOME/lammps)$cdlammps

•  exmapleファイルのコピー（melt,micelle,colloid）$cp-r/usr/share/doc/lammps-doc/examples/melt./$cp-r/usr/share/doc/lammps-doc/examples/micelle./$cp-r/usr/share/doc/lammps-doc/examples/colloid./

20

meltの実行（１）•  meltへ移動

$cdmelt

•  meltの中のファイルの確認$ls�in.meltlog.5Oct16.melt.g++.1log.5Oct16.melt.g++.4

•  in.meltの実行$lammps<in.melt�LAMMPS(11Aug2017)OMP_NUM_THREADSenvironmentisnotset.DefaulXngto1thread.(../comm.cpp:90)using1OpenMPthread(s)perMPItask…�Total#ofneighbors=151513Aveneighs/atom=37.8783Neighborlistbuilds=12DangerousbuildsnotcheckedTotalwallXme:0:00:00

•  log.lammps　というログファイルも出力される。

エラーメッセージなしでTotalwallXmeが表示されれば正常終了

21

meltの実行（２）•  MPIプロセス数=4での実行

$mpirun-n4lammps<in.melt�LAMMPS(11Aug2017)…1by2by2MPIprocessorgrid…�Performance:90089.282tau/day,208.540Xmesteps/s22.1%CPUusewith4MPItasksx1OpenMPthreads…

マシンに４コア以上ある場合

22

meltの実行（３）•  スレッド数=4での実行

$�exportOMP_NUM_THREADS=4$echo$OMP_NUM_THREADS4$lammps<in.melt��LAMMPS(11Aug2017)using4OpenMPthread(s)perMPItask…��Performance:115561.777tau/day,267.504Xmesteps/s97.6%CPUusewith1MPItasksx4OpenMPthreads…（補足）OMP_NUM_THREAD指定の削除$�unsetOMP_NUM_THREADS$echo$OMP_NUM_THREADS

マシンに４コア以上ある場合

23

micelle と colloid の実行•  micelleへ移動

$cd$HOME/lammps/micelle$gzip-ddata.micelle.gz$lammps<in.micelle

•  colloidへ移動$cd$HOME/lammps/colloid$lammps<in.colloid

melt と同様の操作

melt,micelle と同様の操作

（注） MateriAppsLIVE!では、ファイルが gzになっているものがあるので、その時は解凍してから使う。

24

VMDで可視化する（１）•  LAMMPSでdumpファイルの出力 à入力ファイルの編集•  $HOME/lammpas/meltへ移動

$cd$HOME/lammpas/melt

•  in.meltのバックアップを取る$cpin.meltin.melt.org　　　:（例）

•  meltの入力ファイルをエディタ（emacs）で編集$emacsin.melt&

25

VMDで可視化する（２）•  emacs の起動

① ②

①　チェックを入れる②　ここ（青字）をクリック

③

26

VMDで可視化する（３）•  meltの入力ファイル（in.melt）の編集

#を取る

27

VMDで可視化する（４）•  保存して、emacsを閉じる

保存

28

VMDで可視化する（５）•  編集した in.melt の実行

$lammps<in.melt

•  dump.melt　というファイルができているか確認する。$ls�dump.melt　　in.melt.org　　　　　log.5Oct16.melt.g++.4in.melt　　　　　log.5Oct16.melt.g++.1　　log.lammps


29

VMDで可視化する（６）•  VMDの起動

「MateriApps」の「VMDSetup」を選択

30

VMDで可視化する（７）•  「VMDSetup」において、usernameとpasswordを入力

username:ristと password:rist1121

①　usernameと passwordを入力

③　setupが終わったら「StartVMD」ボタンを押す

ß これは、この講習会用のアカウントなので、講習会以外でSetupするときは各自アカウントを作成する。

31

②　「install」ボタンを押す

VMDで可視化する（８）•  VMDのウィンドウ

•  Macの場合opXonを押しながらドラッグ

•  Windowsの場合 ALTを押しながらドラッグ

すると、赤で囲まれたウィンドウを移動できる。

32

VMDで可視化する（９）•  dump.melt を開く

①

②

33

VMDで可視化する（１０）•  ファイルタイプの選択 à 「LAMMPSTrajectory」

①

②

34

VMDで可視化する（１１）•  ディスプレイの起動（Linesの表示）

35

VMDで可視化する（１２）•  表示形式の調整

①

②

④

③　0.2くらいに調整

36

VMDで可視化する（１３）•  ディスプレイ（VDWの表示）

37

VMDで可視化する（１４）•  MDスタート

ここをクリック

38

micelle と colloidの可視化の課題

1.  micelleとcolloidに対しても dumpファイルを出力2.  micelleと colloidの dumpファイルをVMDで可視化

39

micelle の可視化（１）# 2d micelle simulation

dimension 2

neighbor 0.3 binneigh_modify delay 5

atom_style bond

# Soft potential push-off

read_data data.micellespecial_bonds fene

…

fix 1 all nve

…

thermo 1000

dump 1 all atom 2000 dump.micelle…

2次元の計算

NVEアンサンブル

データファイル data.micelleを読み込む

#を取る40

micelle の可視化（２）•  編集した in.micelle の実行

$lammps<in.micelle

•  dump.micelleというファイルができているか確認する。$ls��data.micelledump.micellelog.5Oct16.micelle.g++.1.gzlog.lammpsdef.micellein.micellelog.5Oct16.micelle.g++.4.gz


41

micelle の可視化（３）•  dump.micelleを開く

可視化をすると計算している系がわかりやすい。

42

micelleとcolloidの3次元化の課題

1.  2次元のmicelleとcolloidが、3次元になるように入力ファイルを編集する

2.  こられの結果をVMDで可視化する

•  作業ディレクトリを作る。(例:$HOME/lammps/micelle3dなど)$cd$HOME/lammps$mkdirmicelle3d$mkdircolloid3d

•  micelle（colloid）ディレクトリから in.micell（in.colloid）をコピーする$cp./micelle/in.micelle./micelle3d$cp./micelle/data.micelle./micelle3d$cp./colloid/in.colloid./colloid3d

43

micelleの3D化について（１）

1.  変更点（inファイル）–  Dimension文コメントアウト–  Replicateコマンド (read_dataの下）

　replicate1136–  NPT計算に変更

　fix1allnpttemp1.01.01.0iso3.03.010.0（計算時間がかかるようなら、run60000の回数を減らす）

2.  変更点（dataファイル）–  PBC-boxの大きさ

0.0000000E+00　0.996023889　zlozhiここで、0.996023889=35.85686/36

44

micelleの3D化について（２）

#3dmicellesimulaXon#dimension2neighbor0.3binneigh_modifydelay5atom_stylebond#SowpotenXalpush-offread_datadata.micellereplicate1136special_bondsfenepair_stylesow1.12246pair_coeff**0.01.12246bond_styleharmonic

bond_coeff150.00.75velocityallcreate0.452349852variableprefactorequalramp(1.0,20.0)fix1allnpttemp1.01.01.0iso3.03.010.0fix2alltemp/rescale1000.450.450.021.0fix3alladapt1pairsowa**v_prefactor#fix4allenforce2dthermo50run1000unfix3à続く

in.micelle（入力ファイル）

Z方向に36個複製する

２次元の設定のコメントアウトà３次元

1（=ID）という名称で、全て（=all）の粒子に対して、NPT積分を行う。

温度（=temp）は、計算開始時は1.0、終了時

は1.0、時間単位1.0でdampする。isoは、外圧を指定する。

data.micelleのデータファイルが読み込まれる

45

コメントアウト

micelleの3D化について（３）

à  続く

#Mainrunpair_stylelj/cut2.5#solvent/head-full-sizeandlong-rangepair_coeff111.01.02.5pair_coeff221.01.02.5pair_coeff121.01.02.5#tail/tail-size-averagedandlong-rangepair_coeff331.00.752.5pair_coeff441.00.502.5pair_coeff341.00.672.5#solvent/tail-full-sizeandrepulsive

pair_coeff131.01.01.12246pair_coeff141.01.01.12246thermo1000dump1allatom2000dump.micelle#dump2allimage2000image.*.jpgtypetypezoom1.6#dump_modify2pad5adiam10.5adiam21.5adiam31.0adiam40.75#dump3allmovie2000movie.mpgtypetypezoom1.6#dump_modify3pad5adiam10.5adiam21.5adiam31.0adiam40.75reset_Xmestep0run60000

in.micelle（入力ファイル）

計算時間がかかるようなら減らす 46

micelleの3D化について（５）

LAMMPS3dmicelledatafile1200atoms300bonds0angles0dihedrals0impropers4atomtypes1bondtypes0angletypes0dihedraltypes0impropertypes0.0000000E+0035.85686xloxhi0.0000000E+0035.85686yloyhi0.0000000E+000.996023889zlozhiMasses

11.00000021.00000031.00000041.000000Atoms113920.0000.0000.0002011.1950.0000.0003012.3900.0000.0004013.5860.0000.0005014.7810.0000.000...

data.micelle（データファイル）

47

データファイルのフォーマット

48

LAMMPSDescripXon5atoms4bonds1 atomtypes1bondtypes-10.010.0xloxhi-10.010.0yloyhi-10.010.0zlozhiMasses11Atoms1110.00.00.02110.00.01.03110.00.02.04110.00.03.05110.00.04.0Bonds1112212331344145

データファイル　

Massesatomtype番号,質量

Atoms粒子番号,Mol-ID,atomtype,x,y,z,wx,wy,wzVelociXes粒子番号,vx,vy,vzBondsボンド番号,bondtype,bond1,bond2

データフォーマット

※MassesとAtomsの間に、力場パラメータを記録する場合もある。

※Bondsの後に、Angles,Dihedrals,Impropersを記録する

場合もある。

※速度データを含む場合　　(AtomsとBondsの間)VelociXes10.50.50.5

周期境界条件のwrap数

micelleの3D化について（４）•  in.micelleと data.micelleの編集後、実行

$lammps<in.micelle•  dump.micelleを開く

VMDで可視化すると、3D になったことが確認出来る

49

colloidの3D化について（１）

1.  変更点（inファイル）–  Dimension文コメントアウト–  Lacceコマンド　→　laccesc0.001

濃度を下げて、オーバラップを解除–  Regionコマンドを変更。

regionboxblock030030030–  Fix-enforce2dを、コメントアウト（計算時間がかかるようなら、 run50000の回数を減らす）

50

colloidの3D化について（２）

#BigcolloidparXclesandsmallLJparXclesunitsljatom_stylesphere#dimension2laccesc0.001regionboxblock030030030create_box2boxcreate_atoms1boxsetgroupalltype/fracXon20.9623984settype1mass9settype2mass1velocityallcreate1.4487287loopgeom#mulXneighborandcommforefficiency

neighbor1mulXneigh_modifydelay0comm_modifymodemulX#colloidpotenXalpair_stylecolloid12.5pair_coeff111.01.05.05.012.5pair_coeff125.01.05.00.07.0pair_coeff2210.01.00.00.02.5fix1allnpttemp2.02.01.0iso0.01.010.0drag1.0&mtknopchain0tchain1#fix2allenforce2ddump1allatom1000dump.colloidà続く

in.colloid（入力ファイル）

51

colloidの3D化について（３）

à  続く#dump2allimage1000image.*.jpgtypetype&#zoom1.5centerd0.50.50.5#dump_modify2pad5adiam15.0adiam21.5#dump3allmovie1000movie.mpgtypetype&#zoom1.5centerd0.50.50.5#dump_modify3pad5adiam15.0adiam21.5thermo_stylecustomsteptempepairetotalpressvolthermo1000Xmestep0.005run50000

in.colloid（入力ファイル）

計算時間がかかるようなら減らす 52

サイズを大きくした計算（１）•  作業ディレクトリを作る。(例:$HOME/lammps/melt2)

$cd$HOME/lammps$mkdirmelt2

•  作成した作業ディレクトリへ移動する。($HOME/lammps/melt2)$cdmelt2

•  meltディレクトリから in.meltをコピーする$cp../melt/in.melt./

•  meltの入力ファイルを開く$emacsin.melt

53

サイズを大きくした計算（２）

# 3d Lennard-Jones melt

units ljatom_style atomic

lattice fcc 0.8442region box block 0 40 0 40 0 40create_box 1 boxcreate_atoms 1 boxmass 1 1.0

velocity all create 3.0 87287

pair_style lj/cut 2.5pair_coeff 1 1 1.0 1.0 2.5

neighbor 0.3 binneigh_modify every 20 delay 0 check no

fix 1 all nve

256,000原子になる

54

サイズを大きくした計算（３）•  編集した in.melt の実行

$lammps<in.melt

•  ログファイルの確認$catlog.lammps…Created256000atoms…

55

サイズを大きくした計算（４）

実行時間（時：分：秒）

　手持ちのPC（iMac） FX10 　　

プロセス数 1 4 16 256 576

4000原子1,000ステップ 0:00:02 0:00:01 　0:00:01 　0:00:05　

4000原子10,000ステップ 0:00:29 0:00:11 0:00:12 0:00:03　

256,000原子1,000ステップ 0:03:06 0:01:13 0:01:11 0:00:04 0:00:02256,000原子10,000ステップ 0:31:15 0:12:48 0:11:47 0:00:44 0:00:212,048,000原子1,000ステップ　0:27:04 　0:10:06 0:08:56 0:00:36 0:00:152,048,000原子10,000ステップ　　1:46:38 1:28:35 0:05:55 0:02:30

•  主にプロセス数当たりの粒子数減少に伴う実行時間の減少à計算規模（原子数など）が小さくて、プロセス数を増やすと、通信等により実行時間が増加する場合がある。

•  計算規模が大きくなる àHPCの利用へ

フラットMPIiMac：2.8GHzIntelCorei7

examples/melt

56

サイズを大きくした計算（５）examples/meltフラットMPI（原子数：4,000、256,000、2,048,000）

0 0.002 0.004 0.006 0.008

0.01 0.012 0.014 0.016

0 2 4 6 8 10 12 14 16

elap

sed

time

[sec

/ste

p]

Number of processes

4,000 atoms

4,000原子：〜１６プロセス256,000原子：〜６００プロセス2,048,000原子：６００プロセス以上

性能測定はRISTの高度化支援へ

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

0.1

0 100 200 300 400 500 600

elap

sed

time

[sec

/ste

p]Number of processes

256,000 atoms2,048,000 atoms

57

restartを行う（１）コマンドの紹介•  write_restart/restart:計算途中ファイル出力する。•  read_restart:計算を再開する。•  clear:リセット

このコマンドを使用すると、1つの入力ファイルで複数のジョブを順番に実行できる。（例）(commandsfor1stsimulaXon)clear(commandsfor2ndsimulaXon)

•  log:LAMMPSのログファイル（log.lammps）をクローズして、指定されたログファイルにログを取る。

58

restartを行う（２）•  examplesの hugoniostatを実行する

exmapleファイルのコピー（hugoniostat）$cp-r/usr/share/doc/lammps-doc/examples/hugoniostat./（注）in.hugoniostatの実行には、SHOCKパッケージが必要。SHOCKパッケージがないと、ERROR:Unknownfixstylenphug(../modify.cpp:854)Lastcommand:fixmyhugallnphugtemp1.01.010.0z40.040.070.0drag0.0tchain1pchain0のエラーが出る。

•  hugoniostatディレクトリの中を確認する$ls�in.hugoniostat.gzlog.5Oct16.hugoniostat.g++.1log.5Oct16.hugoniostat.g++.4$gzip-din.hugoniostat.gz

（注） MateriAppsLIVE!では、in.hugoniostatファイルが gzになっているので、解凍してから使う。

59

restartを行う（３）in.hugoniostat（入力ファイル）

# This script reproduces stress trajectories from Fig. 1 in# Ravelo, Holian, Germann, and Lomdahl, PRB 70 014103 (2004)…

units ljboundary p p p

atom_style atomic …

# Define initial velocity

velocity all create 0.01 87287 mom yes rot yes dist gaussianwrite_restart restart.equil

# Start Run #1

log log.nodrag

clearread_restart restart.equil …

restartファイルの出力

restartファイルの入力

clearによってリセットを行い、read_restartで、保存しておいた restart.equilの構造から計算を再開する

60

restartを行う（４）

…# Start Run #1

log log.nodrag

clearread_restart restart.equil

…

# Start Run #2

log log.drag

clearread_restart restart.equil

…

# Start Run #3

log log.nhchains

clearread_restart restart.equil…

in.hugoniostat（入力ファイル）

保存しておいた restart.equil（write_restartrestart.equilで出力した）の構造をRun1〜3の計算条件で計算する。ログファイルは、Run1:log.nodragRun2:log.dragRun3:log.nhchainsにそれぞれ保存

61

restartを行う（５）•  in.hugoniostatの実行

$lammps<in.hugoniostat>log.hugoniostat（log.hugoniostatには標準出力の結果が保存される。）

•  log.nodrag,log.drag,log.nhchainsというファイルができているか確認する。$ls��in.hugoniostat　　　　　　　　　　　log.drag　　　　　　　　　log.nodraglog.15Feb16.hugoniostat.g++.1　log.lammpsrestart.equillog.15Feb16.hugoniostat.g++.4　log.nhchainsstress_vs_t.datlog.hugoniostat

•  それぞれのログファイルの中身を確認する。$catlog.nodragなど

•  log.hugoniostatには、Run1〜3（log.nodrag,log.drag,log.nhchains）の結果が出力されている。

62

付録

63

（１）Windowsでの利用（バイナリが配布されている）l  LAMMPS-ICMSWindowsInstallerRepository

hDp://rpm.lammps.org/windows.html例）バイナリファイル名（32ビット）：lammps-32bit-latest.exe（注）64ビット版のバイナリもあるCygwin（hDps://www.cygwin.com/）を用いて実行（MPIを用いるときは、hDp://www.mpich.org/staXc/tarballs/1.4.1p1/mpich2-1.4.1p1-

win-ia32.msiをインストール）実行例（個人の環境によって異なる可能性あり）•  lammps-32bit-latest.exeをダウンロードして実行（インストール）•  Cygwinを起動

サンプルのあるディレクトリ（デフォルトのままインストールした場合）/cygdrive/c/Program\Files/LAMMPS\32-bit\20160124/Examples実行ファイルのあるディレクトリ/cygdrive/c/Program\Files/LAMMPS\32-bit\20160124/bin$lmp_serial.exe<（inputfile） ßシリアルで実行$lmp_mpi.exe<（inputfile） ßMPIで実行 64

（２）Linuxでの利用l  ソースをコンパイル

実行例（個人の環境によって異なる可能性あり）

ターミナルを起動

ソース（lammps-stable.tar.gz）を解凍

à ディレクトリ lammps-11Aug17 を作る

$tarzxvflammps-stable.tar.gz

必要に（利用したい機能に）応じてパッケージの追加

http://lammps.sandia.gov/doc/Section_packages.html

$cdlammps-11Aug17/src$makepackage-statusß パッケージの一覧の表示$makeyes-colloid 　　 :（例）COLLOIDパッケージを追加

•  シリアルで実行$cd./lammps-7Dec15/src$makeserial$./lmp_serial<（inputfile）

•  MPIで実行（OpenMPIなどが必要）$cd./lammps-7Dec15/src$makempi$./lmp_mpi<（inputfile） 65

（３）Macでの利用（ソースをコンパイル：コンパイラが必要）OSXElCapitan での実行例（個人の環境によって異なる可能性あり）ターミナルを起動ソース（lammps-stable.tar.gz）を解凍 àディレクトリ lammps-11Aug17を作るl  シリアルでコンパイル

$cdlammps-11Aug17/src$makeserial$lmp_serial<（inputfile）

l  MPIでコンパイル（OpenMPIなどが必要）$cdlammps-11Aug17/src$makempi$lmp_mpi<（inputfile）

（注）Mac用のmakefile：lammps-11Aug17/src/MAKE/MACHINES/Makefile.mac　　　もある。

66

LAMMPSのGUIアプリ（１）•  J-OCTA　hDps://cae.jsol.co.jp/product/material/jocta/–  2005年 JSOL（日本総研）が開発 OCTAの商用版

※ Student Edition（機能制限付きの無償版）がある

–  LAMMPSをマルチスケールシミュレーション統合環境に拡張でき、多機能なプリポストが利用可能

ü COGNACのデータに基づいて、LAMMPSデータと相互に変換

ü LAMMPSの入力ファイルが自動生成され、手動修正も可能

ü 結果ファイルは自動的にCOGNACデータに変換される

Copyright © 2016 JSOL Corporation All Rights Reserved

JSOLについて

1

材料シミュレーション

電磁場解析構造解析、成形シミュレーション

社員数1300人、計算科学分野は150人 20以上のシミュレーション,

CAE（Computer Aided Engineering）ソフトウェアミクロからマクロまで、幅広いソリューション

67

LAMMPSのGUIアプリ（２）•  Winmostar　hDps://winmostar.com/–  株式会社クロスアビリティが開発・販売–  企業ユースで15万円より（トライアル版あり）

–  サポート、講習会（関東・関西）、個別カスタマイズあり–  平均20ダウンロード/日–  国内外にシングルライセンス593ユーザ、機関ライセンス41契約–  LAMMPSの簡易設定、高度な結果処理が可能–  Gromacs、Amber、MODYLASにも対応–  古典だけでなくCPMD、ReaxFF、DC-DFTB、QM/MMMDにも対応

68

LAMMPSのGUIアプリ（３）•  その他のツール

Pre/PostProcessingToolsforusewithLAMMPS（紹介サイト）hDp://lammps.sandia.gov/prepost.html可視化ツール–  VMD　　hDp://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd–  OVITO　　hDp://www.ovito.org

OVITO

69

LAMMPSのベンチマークについて（１）

•  LAMMPSのベンチマークhDp://lammps.sandia.gov/bench.htmlホームページで、ベンチマークの結果と、ベンチマーク用の入力ファイルの公開　（cf.Gromacs:hDp://www.gromacs.org/About_Gromacs/Benchmarks）

à自身の環境でのベンチマークと比較する

70

LAMMPSのベンチマークについて（２）

•  力場による性能の違いhDp://lammps.sandia.gov/bench.html#potenXals

àホームページで公開されている情報を活用する

≈71

（注）LAMMPSの開発グループが公開している情報　　　hDp://lammps.sandia.gov/bench.html　　　ホームページで、公開されている入力ファイルについて　　　（LAMMPSのパッケージlammps-11Aug17/bench/POTENTIALS　　　　にも同じファイルが置いてある。）

–  書式が古い　à 最新版のLAMMPSで動かすには、変更が必要（例）“InteratomicpotenXalcomparisons“hDp://lammps.sandia.gov/bench.html#potenXalsにあるin.granular　LAMMPS(30Jun2012)版、ならそのまま動くが、最新版では、communicate―>comm_modifymodeなどの変更の必要 72

LAMMPS@MateriApps LIVE! のアップデート

$sudoapXtudeupdate$sudoapXtudeupgradelammpslammps-doc

73

第1回lammps初心者向け講習会...2017/11/21 · 第1回lammps初心者向け講習会...

Documents