Numerical Simulation in Molecular Dynamics: Numerics, Algorithms, Parallelization, Applications

مدل های ذرات نقش مهمی در بسیاری از کاربردها در فیزیک، شیمی و زیست شناسی دارند. آنها را می توان با کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی بر روی کامپیوتر مطالعه کرد. این کتاب روش‌ها و تکنیک‌های عددی لازم (روش سلول پیوندی، روش SPME، کدهای درختی، تکنیک چند قطبی) و پیش‌زمینه نظری و مبانی را به تفصیل ارائه می‌کند. این مدل‌سازی جنبه‌ها، گسسته‌سازی، الگوریتم‌ها و اجرای موازی آنها با MPI در سیستم‌های کامپیوتری با حافظه توزیع‌شده را نشان می‌دهد. علاوه بر این، توضیحات مفصلی در مورد مراحل مختلف شبیه سازی عددی داده شده و نمونه کد ارائه شده است. با تشریح الگوریتم ها و ارائه نتایج شبیه سازی های مختلف از حوزه های علم مواد، نانوتکنولوژی، بیوشیمی و اخترفیزیک، خواننده این کتاب قادر خواهد بود برنامه های خود را برای دینامیک مولکولی گام به گام بنویسد و با موفقیت اجرا کند. آزمایشات.

Particle models play an important role in many applications in physics, chemistry and biology. They can be studied on the computer with the help of molecular dynamics simulations. This book presents in detail both the necessary numerical methods and techniques (linked-cell method, SPME-method, tree codes, multipole technique) and the theoretical background and foundations. It illustrates the aspects modelling, discretization, algorithms and their parallel implementation with MPI on computer systems with distributed memory. Furthermore, detailed explanations are given to the different steps of numerical simulation, and code examples are provided. With the description of the algorithms and the presentation of the results of various simulations from the areas material science, nanotechnology, biochemistry and astrophysics, the reader of this book will be able to write his own programs for molecular dynamics step by step and to run successful experiments.