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実は量子化学は職人の世界なのです。分子構造を扱う技術は古くから発達していて現在に至ります。企業では、ノウハウの蓄積がなく、セミナーの出席も難しいと聞いています。Pople, Hoffman らは、職人でした。ノーベル化学賞受賞はだれでも知っています。ただ、化学の職人で終わってはいけないのです。しかし、量子化学者になることは困難でしょう。学問のレベルが高くて理解ができないくらいです。自問自答の科学者人生ですか。

化学は教科書の文字情報のみで理解するのが困難です。実験学問だからでしょうか。人から説明を受けて、質問して学んでいくと、正確な知識が身につきます。イメージが必要なのです。分子構造の図をイメージする必要があるのです。この点で、GaussView は助けになります。数値解析の大きな間違いを防いでくれます。

このようなわけで、受講料 21,000 円ですが、比較的低価格を実現しました。アカデミックは半額です。東京の総評会館で、2010/9/28 13:00 より開催します。日本語テキストを用意します。ご参集ください。


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GaussView 5.0 の Gaussian 08 の解析デ−タの画像処理に、機能が加わっている。ポテンシャルエネルギ−表面が解析できる。従来のやり方だと、専門の研究室で、ソフトウェアが開発されていて、それがないと解析できなかった物理量が多かったのです。たしかに、Gaussian 09 で、一次的な計算値がでるのですが、今までは、総合的に、化学構造として、解析できなかったので、利用できなかったケ−スが多かったのです。

ただ、簡単に GaussView 5.0 が利用できるものではないので、かなりのトレ−ニングをつむ必要があると思う。このような、教育的なしくみを作らないと、高価なソフトを使い切れないと思います。

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しかし、リガンドが結合する部位をシミュレ−ションするのに、あまりにも、構造変化の自由度が大きく、分子力学ポテンシャルを使った、エネルギ−最適化計算で、収束しないといわれています。ただ、simulated annealing や、NMR 解析の情報をインプットして、distance geometry 法で、タンパクの構造は精密に解析できるようになるといわれている。何らかの実験デ−タを頼りにして、座標最適化計算をする必要がある。

このように、精密なタンパクの構造は、X 線構造解析、NMR 法などの、実験的な手段を用いることが、望ましい。個別の研究室で、装置をそろえるのは無理があるので、国レベルでの研究になっている。このような、構造最適化計算に、量子化学的な方法をどのように、絡ませるかは、今後の課題です。タンパクの原子の座標の位置がわかっても、そのタンパクの化学的、生化学的な性質が解析できたわけではないのです。最終的には、量子化学的な解析が必要であると思う。]]> http://www.emolec.com/blog/index.php?entry=entry060621-180726
とくに、活性部位における水分子の動的な役割は、リガンド結合を考える上で、欠くことのできないことだ。水分子によって、新しいタンパク表面、活性部位の構造を形成されていると言っても過言ではない。このような、動的な水分子の座標を追跡、解析することは、分子軌道法ではできない。現在では、そのような計算法は、量子化学のテ−ブの上ではよいが、実際の生物学的な性質を説明できないであろう。まったくの無意味ではないが。少なくとも、座標最適化計算の結果は、ほとんど信頼性がないだろう。]]> http://www.emolec.com/blog/index.php?entry=entry060615-172814
また、このような高価なソフトを使いこなす研究員も確保しなければならず、民間企業の研究所では、新入社員の教育に熱心なようです。分子設計では、必ず必要なものなので、そろえなくてはならないのです。しかしながら、MOPAC などの半経験的な分子軌道計算で計算した結果を評価するのが、難しいわけです。ふたたび、非経験的な計算でやらなければならないからです。ONIOM のように、部分的に経験的計算を含めて、全体で非経験的計算をやれば、よいのではないでしょうか。理論計算といっても、実験事実が計算できるものではなく、事実を理解するために、計算するわけですから、正確な計算と解釈が必要になるのです。

しばらく、MOPAC については、話しが聞こえてこなかったのですが、日本の量子化学研究ではどのような扱いになっているのでしょうか。いままで、Gaussian 03 を使い、ab initio 計算がすべてであると考えてきたので、MOPAC の計算結果をどのように評価するかは、難しい問題です。ただ、MOPAC の価格が高価になったのには、驚いています。

Gaussian 03 site ]]> http://www.emolec.com/blog/index.php?entry=entry060615-115016
可視、紫外スペクトル計算、分子軌道解析、水素結合解析、NBO 解析など、多くのメニュ−があり、結果をすべて画像に出力して、企業内研究所、学会などのプレゼンテ−ションに使えるようにしました。

非経験的分子軌道計算プログラム、Gaussian 03, Gamess, Hondo などを使いこなしています。構造解析に特化したシステムを保持しています。画像処理プログラムは、あまた多く用意していますので、多様なニ−ズに答えられます。

物性解析受託サ−ビス ]]> http://www.emolec.com/blog/index.php?entry=entry060524-183324
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たとえば、理学部のノ−ド、rigakubu01, 工学部のノ−ド、kogakubu02 としたときに、つぎのように、これらの CPU を使いこなすことができるようになりました。

%NProcShared=4
%LindaWorker=rigakubu01.toto.ac.jp,kogakubu02.teito.ac.jp:2

この例では、東都大学理学部の rigakubu01 と、帝都大学工学部の kogakubu02 を 2 番目のノ−ドとして、それぞれ 4 cpu を上限として、使用できることを指定しています。ここで、ユ−ザが、両ノ−ドの使用権限やセキュリティ−など、そのほかの設定をしておく必要があります。この例では、東都大学の rigakubu01 で、はじめにジョブを投入した例を示します。そのノ−ドが、一番目のノ−ドになります。

グリッドコンピュ−テイングとは違いますが、あらかじめ、いくつかのノ−ドを指定しておくことで、全体で、8 cpu, 16 cpu での計算が可能になりました。

今までは、TCP-Linda は、UNIX/Linux の対応のみでしたが、現在は、32 bit Windows にも対応しています。動作させるときのシステムエンジニア技術が必要です。ただ、メディアを契約して、インスト−ルすればすぐに動作するということではないと思います。環境設定、その保守が大事になります。Windows 対応の Linda も、かなり難しいようです。Windows を Linux のように、使いこなしていくようです。(more read)

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現在、Intel compiler で、Gaussian 03 は、商品的には、コンパイルできない状態です。ただし、ベンダ−では、コンパイルしているのは、OS などや　Gaussian 03 のプログラムまでも、改良して、動作させている状態です。Gaussian, Inc. から　ソ−スプログラムを購入して、大学の研究室で、コンパイルしようとしても、できないと思います。

いずれ、これらの問題点は改良されていき、商品化されていくものと思っています。現在は、AIX OS で、使用するのが、パフォ−マンスはよいのですが、価格が高くなっています。Gaussian, Inc. としての稼ぎのプログラムになっています。Intel 社は、ほかの IBM, HP 社とはちがう方針でやっていますので、今までどおりに、開発が進められていくかはわかりません。どこかの大学で、開発できたら、そのバ−ジョンが広まっていくのを待っているような状態です。

Intel 従来製品の Pentium 32 bit cpu においては、Gaussian 03 D は、きわめて安定に動作しています。このとき、PGI compiler がよく使用されているのですが、これがよかったのですが、今回の Itanium2 には、まだ対応していないようで、Intel compiler を使うようになったので、うまく行かなくなったのだろうと思います。企業的な、技術的な、ビジネス的な、いろいろな問題があるようですが、Gaussian 03 をコンパイル、リンクする技術はたいしたものではないのですが、現在の段階では一般的には公開されていない、つまり、コモディティ化していないということです。

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ただ、簡単に GaussView 4.0 が利用できるものではないので、かなりのトレ−ニングをつむ必要があると思う。このような、教育的なしくみを作らないと、高価なソフトを使い切れないと思います。

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