“If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence was passed on to the next generation of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic hypothesis that all things are made of atoms — little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.”
–费曼（Richard Phillips Feynman）
eMD
- 项目主页：http://emd.mdsim.cn, http://moly.org.cn/emd
- 开发单位：中科院计算机网络信息中心
- 主开发人：徐顺 xushun@sccas.cn
- 当前版本：2.1.5
- 讨论交流：QQ群1055763748 , MD第一课题设计
eMD为一款面向生物分子和纳米材料科学研究的分子动力学模拟软件，具有高效的软件基础架构，以强扩展性实现模拟流程的灵活控制，有机统一建模、计算和分析三个阶段。eMD软件优化了面向高性能并行计算环境的计算模块，可针对生物分子体系和纳米材料进行大规模并行模拟，已测试最大百万核并行的21亿原子体系。
eMD名称具有双重含义：一方面为物理化学领域用户提供一个易用的MD软件（easy MD），另一方面充分利用高性能计算技术实现一个E级计算性能的MD软件（exascale MD）。
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| 二元DPD粒子相分离 (3000原子), 配置文件 见example/dpd/dpd_mix.json | FENE 珠-簧模型（32000原子）, 配置文件 见example/chain/chain_ext.json |
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| 泛素多肽水溶液体系 (6682原子), 配置文件 见example/ubq_ws/ubq_nve.json | DPPC双层磷脂Martini模型自组织 (9600原子), 配置文件 见example/martini/DPPC/run.json |
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| 冻住部分原子的“内柔外刚”体系 (864原子), 配置文件 见example/jmelt/lj_setforce.json | 采用位图区域”绘制任意”形状体系 (7404原子), 配置文件 见example/ljmelt/lj_bitreg.json |
主要功能
eMD具有优化的软件架构和计算算法，突出并行计算性能与用户体验性，可灵活集成新力场与模拟方法，模块化设计并支持数据可视化。
- 体系建模与输入
计算模拟采用JSON格式的配置参数，包含分子基本属性，拓扑结构和力场参数的文件格式，提供group，lattice、region等概念，支持逻辑划分建模功能。支持LAMMPS data、NAMD pdb+psf和Gromacs gro+top一般性输入配置格式。 - 力场支持与集成
支撑成熟生物体系力场如CHARMM、AMBER等(部分需要完善)，也集成了LAMMPS中常用的FENE、DPD等作用势。支持NAMD的PSF和LAMMPS Data文件的体系配置文件导入。 - 计算模拟核心引擎
支持常用verlet-velocity的积分方法，可组合副本交换的模拟方法，支持广义正则系综GCE增强抽样算法。 - 轨迹输出控制
对热力学统计量和体系构象轨迹设计出可自定义输出的机制，支持xyz，pdb和xtc等轨迹存储格式。 - 流程逻辑控制
采用swig封装低层程序模块，支持Python层的类和函数级调用控制，支持Tcl命令级编程，封装了一般MD流程模块便于逻辑控制。 - 交互式可视化设计
基于Python模块提供Jupyter的交互式的分子动力学模拟操作，引入NGLView支持分子结构的可视化系统操作，通过Tcl扩展与VMD进行深度协作。
软件特色
eMD针对生物大分子和纳米材料研究中分子模拟计算需求，在以下方面形成了自有特色：
- 可扩展模拟力场设计，方便用户植入新力场模型；
- 提供统一异构计算软件框架，适应多种异构计算平台；
- 提供较新的增强抽样算法，实现高精度的自由能计算方法；
- 基于Python模块提供Jupyter的交互式操作，通过Tcl扩展与VMD进行深度协作，增强了用户在力场建模和数据分析阶段的效率。
注：部分特色功能还在开发中。
致谢
eMD软件研制离不开中科院计算机网络信息中心之外人员的帮助和参与，以下贡献为不完全列表，持续更新中：
- 中国科学院大学周昕教授，提供鼎力支持，课题组人员深入参与了使用测试。
- 中国院理论物理所王延颋研究员，提供了专业的软件需求建议。
- 天津科技大学邵明哲，提供了丰富的软件使用及测试反馈，需求建议。
- 北京计算科学研究中心万彪，提供了DNA建模方面的软件需求和设计讨论。
- 绵阳师范学院杨成，提供了随机动力学方面的软件需求与讨论。
- 华东理工大学宋永顺，参与讨论膜的计算与粗粒化建模。
- 中山大学罗海彬、李哲，提供了药物分子自由能计算的软件需求与讨论。
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更新声明
eMD在不断更新中，尽管我们会尽快更新在线文档，但仍然可能会有过时内容。正确的操作，以eMD实际情况为准。
最后修改: 2024年9月7日,