DL_POLY 5：通过大规模并行计算实现极大规模系统属性的即时计算
材料科学
2026-03-20 v2
摘要
建模已成为与实验和理论并列的第三条科学研究途径。分子动力学 (MD) 模拟用于解释、预测和指导实验，以及检验和发展理论。MD 模拟的一个主要限制因素是系统规模，尤其是处理、存储和处理极大规模系统轨迹的困难。随着对模拟数十亿乃至更多原子量级的大系统规模的需求不断增长，这一局限性已变得十分显著。相关例子包括界面现象、复合材料、生物材料、熔化、成核、原子输运、粘附、辐射损伤和断裂。更广泛地说，获取新的长度和能量尺度通常会带来质的科学新发现，但由于传统的存储和后处理轨迹文件的方法，这在 MD 模拟中目前遇到了瓶颈。为了应对这一挑战，我们提出了一种运行 MD 模拟的新范式：不再存储和后处理轨迹文件，而是即时计算关键系统属性。在此，我们讨论了这一想法的实现以及在通用 MD 代码 DL_POLY 中关键系统属性的即时计算。我们讨论了代码开发、新功能以及这些属性的计算，包括关联函数、粘度、热导率和弹性常数。我们给出了在极大规模系统中进行这些即时计算的实例。我们的发展为未来高效运行大规模系统的 MD 模拟提供了一种新途径。
引用
@article{arxiv.2503.07526,
title = {DL_POLY 5: Calculation of system properties on the fly for very large systems via massive parallelism},
author = {H. L. Devereux and C. Cockrell and A. M. Elena and Ian Bush and Aidan B. G. Chalk and Jim Madge and Ivan Scivetti and J. S. Wilkins and I. T. Todorov and W. Smith and K. Trachenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07526},
year = {2026}
}
备注
55 pages, 12 figures, post-print