LAMMPSは、2004年にオープンソースとしてリリースされて以来、材料モデリング分野で広く利用されています。正式名称はLarge-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator（大規模原子分子超並列シミュレータ）で、米国サンディア国立研究所によって開発されました。

LAMMPS は、固体材料 (金属、半導体)、生体分子、ポリマーなど、さまざまな材料のモデリングに使用でき、さまざまな材料に対してさまざまな粒子相互作用モデルを提供できます。

さらに重要なのは、LAMMPSはメッセージパッシングとシミュレーション領域の空間分解技術を用いて、単一プロセッサ上でも並列実行も可能であることです。そのコードは容易に変更・拡張できるよう設計されており、多くのモデルにはCPU、GPU、Intel Xeon Phi™プロセッサ上で高速なパフォーマンスを提供するバージョンが用意されています。

2022 年現在、何百人もの人々が LAMMPS に新しい機能を提供し、コード行数は 2004 年の 50,000 行から 2022 年には 100 万行に増加しました。

この古典的な分子動力学シミュレーション ソフトウェアを誰もが簡単に体験できるように、HyperAI Web サイトのチュートリアル セクションに、LAMMPS の CPU バージョンを使用して実行できる「LAMMPS 入門チュートリアル: NPT 温度制御による FCC Cu 融点の推定」が掲載されるようになりました。

チュートリアルアドレス:

https://go.hyper.ai/q9QpL

効果の例:

このチュートリアルを学習すると、次のことができるようになります。

• NPT温度制御操作プロセスの理解
• dump コマンドと fix コマンドを使用してデータを前処理します。

デモ実行中

コンテナを起動する

1. hyper.ai にログインし、「チュートリアル」ページで「LAMMPS 入門チュートリアル: FCC Cu 融点の NPT 温度推定」を選択し、「このチュートリアルをオンラインで実行」をクリックします。

2. ページがリダイレクトされたら、右上隅の「複製」をクリックして、チュートリアルを独自のコンテナーに複製します。

3. 「NVIDIA RTX 4090」のコンピューティング能力を選択し、ニーズに応じて「従量課金制」または「日次/週次/月次」を選択し、イメージとして「LAMMPS」を選択して、最後に「続行」をクリックします。

以下の招待リンクを使用して登録した新規ユーザーには、4 時間の無料 RTX 4090 トレーニングと 5 時間の無料 CPU トレーニングが提供されます。

HyperAI 限定招待リンク (コピーしてブラウザに直接貼り付けてください):

https://openbayes.com/console/signup?r=Ada0322_QZy7

4. モデルにリソースが割り当てられ、ステータスが「実行中」に変わったら、「ワークスペースを開く」をクリックします。

操作手順

1. 「ワークスペース」に入ると、用意された「melt_u3.zip」圧縮パッケージが表示されます。このパッケージには、システム定義、銅構造の読み取り、銅線ポテンシャル関数の使用など、入力済みの関連コマンドが含まれています。

2. ターミナルを開き、「cd melt_u3」と入力して抽出したディレクトリに入り、「ls」コマンドを使用してファイルを表示します。

3. lammpsを実行するには、「mpirun -np 2 lmp < melt.in | tee out」と入力してください。このプロセス全体は約5～10分かかります。

処理が完了すると、フォルダ内に「t_v.txt」などの出力ファイルが作成されます。温度と体積のデータはすべて「t_v.txt」ファイルに入力されています。その後、プロットツールを使用してデータを視覚化する必要があります。

データ処理

1. モデルの実行が完了したら、「apt-get update --fix-missing」と入力してaptソースを更新します。更新後、「apt install gnuplot」と入力してgnuplot（プロットツール）をインストールし、「y」と入力して確認します。

2. 新しくインストールされた描画ツールを使用してデータを視覚化します。

スクリプトが記述されました。「gnuplot p.plt」コマンドを実行するだけで、TVプロット（温度-体積ステップ曲線）が得られます。ステップ点（融点）が1600Kであることがわかります。

3. 次に、原子軌道ファイル「md.lammpstrj」をローカル マシンにダウンロードします。

4. ダウンロードしたファイルを OVITO で開き、再生をクリックすると、銅の溶解プロセス中の各銅原子の軌跡が表示されます。

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